Một trong những thành tựu quan trọng của việc áp dụng đồng vị phóng xạ trong nghiên cứu địa chất là định tuổi khoáng hoá. Trên cơ sở tổng hợp, đối sánh và đánh giá hệ đồng vị phổ biến trong định tuổi khoáng hóa hiện nay, một số phương pháp định tuổi tuyệt đối sử dụng hệ đồng vị Rb-Sr, Re-Os và Ar-Ar được xem xét trong nghiên cứu này.
Journal of Mining and Earth Sciences Vol 62, Issue (2021) 25 - 34 25 An overview of some dating methods of mineralization Hung The Khuong * Faculty of Geosciences and Geoengineering, Hanoi University of Mining and Geology, Vietnam ARTICLE INFO ABSTRACT Article history: Received 18th Jan 2021 Accepted 09th Mar 2021 Available online 30th Apr 2021 One of the most important achievements of applying radioactive isotope in the geological study is to determine the age of mineralization Based on the synthesis, comparison, and evaluation of the popular isotopic systems in dating mineralization, the Rb - Sr, Re - Os, and Ar - Ar dating methods are discussed in this study The results show that the Rb - Sr dating method is likely to be successfully applied to sulfide mineralization If the mineralization contains little or no sulfide minerals, then the method is applied to other minerals in an ore mineral association The Re - Os dating method has shown great success when it is applied to hydrothermal deposits, especially for the molybdenite - bearing vein deposits The limitation of the method is that when the concentration of the Os element in molybdenite is low, it is difficult to establish the Re/Os ratio in a single mineral The Ar - Ar isotope system for dating mineralization often uses mica or feldspar minerals, which are minerals with blocking temperatures ranging from 150÷350 0C, and later metamorphic periods have higher than 350 0C often overprinted these minerals Generally, tectonic, magmatic, and metamorphic events, which occur after mineralization, can cause difficulty in determining the age of mineralization and collecting analysis samples Keywords: Dating mineralization, Isotopic system, Rb - Sr, Re - Os, and Ar - Ar Copyright © 2021 Hanoi University of Mining and Geology All rights reserved _ *Corresponding author E - mail: khuongthehung@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(2).03 26 Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Tập 62, Kỳ (2021) 25 - 34 Tổng quan số phương pháp định tuổi thành tạo khoáng hoá Khương Thế Hùng * Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất, Trường đại học Mỏ - Địa chất, Hà Nội, Việt Nam THÔNG TIN BÀI BÁO TĨM TẮT Q trình: Nhận 18/01/2021 Chấp nhận 09/3/2021 Đăng online 30/4/2021 Một thành tựu quan trọng việc áp dụng đồng vị phóng xạ nghiên cứu địa chất định tuổi khoáng hoá Trên sở tổng hợp, đối sánh đánh giá hệ đồng vị phổ biến định tuổi khoáng hóa nay, số phương pháp định tuổi tuyệt đối sử dụng hệ đồng vị Rb - Sr, Re - Os Ar Ar xem xét nghiên cứu Kết nghiên cứu cho thấy, phương pháp Rb - Sr định tuổi áp dụng thành công với thành tạo khống hóa sunfua, trường hợp khống hóa chứa khơng chứa đồng vị phương pháp áp dụng cho khoáng vật cộng sinh với chúng Phương pháp Re - Os định tuổi áp dụng hiệu cho mỏ nhiệt dịch, đặc biệt mỏ chứa molibdenit Phương pháp bị hạn chế hàm lượng Os thấp, việc xác lập tỉ số Re/Os đơn khống thực tế khó khăn Hệ đồng vị Ar Ar định tuổi thường sử dụng khoáng vật mica hay felspat, khoáng vật có nhiệt độ đóng dao động 150÷350 0C, giai đoạn nhiệt kiến sinh sau có nhiệt độ lớn 350 0C thường ghi đè lên khoáng vật Nhìn chung, hoạt động kiến tạo, magma biến chất xảy sau q trình tạo khống thường gây khó khăn cho việc xác định tuổi lấy phân tích mẫu Từ khóa: Định tuổi khống hóa, Hệ đồng vị, Rb - Sr, Re - Os Ar - Ar © 2021 Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tất quyền bảo đảm Mở đầu Tuổi thành tạo khoáng hoá phận then chốt cung cấp thơng tin quan trọng để làm sáng tỏ nguồn gốc thành tạo khoáng sản Tuổi khoáng hoá cung cấp thông tin liên kết yếu tố tạo quặng (hoạt động xâm nhập, vị trí kiến tạo, chế tái biến chất, nguồn chất lỏng tạo quặng hợp phần quặng, ) Đặc _ *Tác giả liên hệ E - mail: khuongthehung@humg.edu.vn DOI: 10.46326/JMES.2021.62(2).03 biệt, tuổi khoáng hoá cịn giúp cho việc xác định cụ thể mơ hình nguồn gốc tạo quặng Những năm gần đây, nguồn gốc mỏ sunfua đặc xít đá phun trào (VMS) làm sáng tỏ xem sản phẩm kiện đồng sinh kiện biểu sinh Hơn nữa, việc tiếp tục thiếu hiểu biết mơ hình nguồn gốc chấp nhận chung cho mỏ biểu sinh như: kiểu thung lũng Mississippi (MTV), nguyên từ việc thiếu số liệu định tuổi khống hố xác cho hầu hết loại hình (Ruiz nnk., 1985) Như vậy, nghiên cứu tồn diện khống sản phải cố gắng xác định thời gian tạo khoáng cách xác Khương Thế Hùng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(2), 25 - 34 Tương tự nguyên lý định tuổi thành tạo địa chất nói chung, tuổi thành tạo khống hố nói riêng bao gồm tuổi tương đối tuổi tuyệt đối thời điểm khống hố hình thành Tuổi thành tạo khống hố mỏ xác định trực tiếp tuổi vật chất tạo quặng thơng qua khống vật, hợp phần cộng sinh với thành tạo Do vậy, tuỳ thuộc vào việc sử dụng khoáng vật cụ thể trình định tuổi cho phương pháp phân tích thích hợp Dựa số phương pháp định tuổi khống hóa áp dụng phổ biến nay, báo tiến hành thảo luận số phương pháp định tuổi khống hóa sử dụng hệ đồng vị Rb - Sr, Re - Os Ar - Ar Với phân tích nêu nói tuổi khống hóa tiền đề quan trọng định hướng cho việc luận giải mối liên quan quặng hóa với nguồn vật chất sinh Do điều kiện địa chất phức tạp, ảnh hưởng kiện kiến tạo sau, trình hậu magma, khiến cho khu vực bị tái biến dạng, biến chất, cấu trúc - kiến tạo bị xáo trộn, gây khó khăn cho việc xác định xác thời gian tạo quặng Vì vậy, báo trình bày nội dung, ưu điểm tồn phương pháp qua nhằm cung cấp cho người đọc nhìn bao qt tính ứng dụng khả áp dụng điều kiện cụ thể Một số phương pháp định tuổi khống hố Số liệu đồng vị khơng cung cấp câu trả lời cho vấn đề địa chất nào, đặc trưng đồng vị tương tự mỏ khống cung cấp q trình địa chất hồn tồn khác nhau, q trình tổng hợp cung cấp đồng vị đặc trưng không giống điều kiện khác (Ohmoto, 1986; Lin nnk., 2020) Tuy nhiên, số liệu đồng vị bổ sung cho nghiên cứu địa chất liên quan (khống vật, địa hóa,…) góp phần làm sáng tỏ thơng tin q trình tạo quặng (thời gian tạo khống, nhiệt độ hình thành, chế kết tinh, ) Một cách tổng thể, ngoại trừ phương pháp Ar - Ar phương pháp xác định tuổi đồng vị Rb - Sr Re Os dựa nguyên tắc xây dựng đường đẳng thời (isochron) Phương trình chung cho phân rã phóng xạ hệ kín viết sau 𝑑𝑁 = −λ𝑁 𝑑𝑡 𝐷 = 𝑁𝑜 − 𝑁 (1) (2) 27 𝐷 (3) = 𝑒 −𝜆𝑡 − 𝑁 Trong đó: λ - số phân rã λ = 0,693/chu kỳ bán phân rã; No - số nguyên tử ban đầu đồng vị mẹ; N - số nguyên tử lại đồng vị mẹ; D - số nguyên tử đồng vị con; t - thời gian phân rã phóng xạ (giây) 2.1 Phương pháp Rb - Sr định tuổi Phương pháp Rb - Sr định tuổi dựa đồng vị Stronti đo mẫu đá tổng khoáng vật chứa Sr tách từ đá mẹ Stronti có bốn đồng vị tự nhiên (88Sr, 87Sr, 86Sr 84Sr) hầu hết đồng vị bền, có đồng vị 87Sr phóng xạ sản phẩm phân rã phóng xạ 87Rb Do đó, hàm lượng 87Sr khoáng vật đá chứa Rb hệ kín Rubidi Stronti phụ thuộc khơng giá trị 87Sr ban đầu 87Sro mà phải bao hàm nguồn bổ sung cho phóng xạ 87Sr Từ phương trình tổng qt (1), hàm lượng 87Sr hệ Rb - Sr kín biểu diễn sau: 87 𝑆𝑟 = 87 𝑆𝑟𝑜 + 87𝑅𝑏(𝑒 𝜆𝑡 − 1) (4) Trong đó: λ - số phân rã phân rã phóng xạ 87Rb đến 87Sr (λ =1,39 x 1011/năm); t - tuổi địa chất khoáng vật đá (triệu năm) Chuẩn hố phương trình với 86Sr, phương trình (4) rút gọn thành 87 𝑆𝑟 87 87 𝑅𝑏 = ( 86 ) + ( 86 ) (𝑒 𝜆𝑡 − 1) 𝑆𝑟 𝑆𝑟 𝑜 𝑆𝑟 86 𝑆𝑟 (5) Phương trình (5) dùng làm sở cho định tuổi phương pháp Rb - Sr Với giá trị (87Sr/86Sr) (87Rb/86Sr) thu từ q trình phân tích mẫu, phương trình (5) xác định thời gian (t) tỉ số (87Sr/86Sr)o ban đầu biết Mặt khác, tỉ số (87Sr/86Sr)o không xác định trường hợp thông thường, giải pháp đưa cách chọn loạt mẫu với biên độ rộng tỉ số (Rb/Sr) thoả mãn giả thiết như: - chúng hình thành đồng thời; - có tỉ số (87Sr/86Sr)o ban đầu; - bảo tồn hệ kín kể từ hình thành (Faure, 1986) Tập hợp mẫu cho phép xác lập đường thẳng (còn gọi đường đẳng thời) đồ thị 87Rb/86Sr (trục x) so với 87Sr/86Sr (trục y) Giao điểm trục y với đường đẳng thời cho giá trị ban đầu (87Sr/86Sr)o tuổi địa 28 Khương Thế Hùng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(2), 25 - 34 chất mẫu (t) xác định từ độ dốc đẳng thời (eλt - 1), giải phương trình (5) cho thời gian (t) Ví dụ, tập hợp tỉ số đồng vị stronti mẫu pyrit thu từ quặng molibdenit Ô Quy Hồ, tây bắc Việt Nam vẽ đường đẳng thời có tỉ số ban đầu (87Sr/86Sr)o 0,70960 ±0,00036 xác định tuổi thành tạo tổ hợp tạo quặng (pyrit, molipdenit, chalcopyrit) 38±3 Ma (Hình 1) Kết đạt phù hợp với trường quan hệ địa chất quặng molibdenit khối granit xâm nhập phía tây Ô Quy Hồ (Tran Tuan Anh nnk., 2002) Ngoài ra, sai số cho phép kết định tuổi tuyệt đối 72÷41 Ma (Nguyễn Trung Chí, 1999) cho khối xâm nhập axit liên quan mật thiết nguồn cung cấp quặng Những năm đầu thập niên 80, Ruiz đồng nghiệp (1984) dùng phương pháp Rb - Sr cho việc định tuổi khoáng hoá đá vây quanh giàu Rb Khoáng vật mạch lựa chọn phân tích canxit khoáng vật khác chứa Sr Phương pháp ứng dụng định tuổi tạo khoáng ba mỏ khác nhau: White Pine (Michigan - Mỹ), Panaqueira (Bồ Đào Nha) Parral (Mexico) Các kết thu sau so sánh với kết định tuổi áp dụng nghiên cứu trước đấy, cho thấy tương quan tương đối phù hợp (Hình 2) Tại Hình 2, đường liền nét biểu diễn tuổi đạt nhà nghiên cứu cho mỏ Parral Mexico (Ruiz, 1983), Panasqueira - Bồ Đào Nha (Clark, 1970; Schermerhorn, 1981) White Pine (Watts, 1981); Đường thẳng với đường tròn đen thể tuổi đạt từ nghiên cứu York (1969); Đường thẳng với đường tròn trắng biểu diễn kết tuổi đạt từ phương trình (5) Hình Đường đẳng thời Rb - Sr khống vật pyrit mẫu V0869 mỏ Molibdenit Ô Quy Hồ, tây bắc Việt Nam (MSWD giá trị trung bình trọng lượng) (Phạm Trung Hiếu, 2010) Hình Kết định tuổi khống hố phân tích đồng vị Rb - Sr nghiên cứu Ruiz (1984) kết khác cho mỏ Parral, Panasqueira White Pine 2.2 Phương pháp Re - Os định tuổi Reni có hai đồng vị tư nhiên với độ phong phú 185Re=37,398±0,016% 187Re=62,602 ±0,016% Khối lượng nguyên tử Re 186,20679±0,00031 (Gramlich nnk., 1973) 187Re phóng xạ chuyển thành 187Os bền phản ứng phân rã phóng xạ hạt β - , với phản hạt neutrino 𝜈̅ lượng dạng nhiệt Q sau: 187 75𝑅𝑒 = 187 76𝑂𝑠 + 𝛽 − + 𝜈̅ + 𝑄 (6) Osmi có đồng vị tự nhiên bền vững Độ phổ biến đồng vị Os là: 184Os=0,0239%, 186Os=1,600%, 87Os=1,510%, 188Os=13,286%, 189Os =16,251%, 190Os=26,369% 192Os= 40,957% Khối lượng nguyên tử Os 190,2386 Theo phương trình tổng quát (1), hệ Re - Os có dạng: 187 187 186 = ( 186 𝑂𝑠 𝑂𝑠 187 𝑂𝑠 + ) ( 186 ) (𝑒 𝜆𝑡 − 1) 𝑂𝑠 𝑜 𝑂𝑠 𝑂𝑠 (7) Hirt nnk (1963) tiến hành định tuổi mẫu sắt Khương Thế Hùng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(2), 25 - 34 thiên thạch phương pháp Re - Os từ phân tích 14 điểm giá trị (187Os/186Os) Những điểm số liệu xác định đường đẳng thời Hình có độ dốc cung cấp tuổi 4,0±0,8 tỉ năm tỉ số (187Os/186Os)o ban đầu đạt 0,83 Kết định tuổi phù hợp với kết thu phương pháp khác, điều nói lên thiên thạch trở thành hệ kín khoảng 4,5÷4,7 tỉ năm trước Giá trị 0,83 tỉ số (187Os/186Os)o ban đầu suy luận từ đường đẳng thời thiên thạch thấp tỉ số 187Os/186Os mẫu mặt đất Tỉ số 187Os/186Os thấp mẫu mặt đất đạt 0,882±0,007 (trong mẫu Os từ trầm tích Witwatersrand Nam Phi) mẫu Os từ vùng khác (Úc, vùng núi Ural (Nga), Nam Mỹ Alaska) có tỉ số cao (lên đến 1,086±0,010) Tất điều minh chứng Hình Đường đẳng thời Re - Os cho sắt thiên thạch Độ dốc đường đẳng thời xác định tuổi 4,0±0,8 tỉ năm với giả thiết chu kỳ bán phân rã 187Re 4,3±0,5 tỉ năm Tỉ số (187Os/186Os)o ban đầu 0,83 (mô theo Anders, 1962, dùng liệu Herr nnk., 1961) 29 khác thực tồn thành phần đồng vị Os mặt đất Trong molibdenit Re có lượng lớn, khơng chứa Os ban đầu, phương trình (7) xác định tuổi molibdenit theo phương pháp Re - Os viết lại đơn giản (hằng số phân rã λ = 1,61x10 - 11năm - 1, t - thời gian) 187 187 𝑂𝑠 𝑅𝑒 ( 186 ) = ( 186 ) (𝑒 𝜆𝑡 − 1) 𝑂𝑠 𝑂𝑠 187 suy ( 187 𝑂𝑠 𝑅𝑒 ) = (𝑒 𝜆𝑡 (8) − 1) Trong tự nhiên, mẫu 187Re chiếm 1,60% tổng tất đồng vị Re, nên định tuổi molibdenit không cần phải xác định thành phần đồng vị Re Trong đó, hàm lượng 187Os xác định phương pháp khối - phổ kế bổ sung đồng vị Vì việc định tuổi molibdenit giản lược nhiều Stein nnk (1998) sử dụng hệ đồng vị Re - Os định tuổi khoáng hoá Molipdenit Pyrit từ hai thể xâm nhập tiền Cambri (Fennoscandia, Phần Lan) nhằm kiểm tra tính bền vững hệ đồng vị địa khu bị biến chất biến chất trao đổi xảy sau Tuổi Re - Os trung bình 2778,8 Ma 2781,8 Ma đạt từ mẫu molibdenit khu vực Kuittila Kivisuo phù hợp với tuổi U - Pb zircon (2753,5 Ma) cho xâm nhập tonalit Kuittila Ngồi ra, tiến hành phân tích Re - Os cho đơn khoáng pyrit thực mẫu phân tích molibdenit từ xâm nhập Kuittila, cho giá trị tuổi trung bình 2770,120 Ma tương đồng với tuổi molibdenit (Hình 4) Như vậy, kết thu thể tính hữu dụng hệ đồng vị Re - Os định tuổi đơn khoáng molibdenit pyrit thể xâm nhập axit, khẳng định tính bền Hình Kết định tuổi khống hố phương pháp Re - Os thực khoáng vật molibdenit pyrit khu vực Kuittila - Kivisuo, Phần Lan (Stein nnk., 1998) 30 Khương Thế Hùng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(2), 25 - 34 vững hệ đồng vị địa khu chịu ảnh hưởng kiện sau magma 2.3 Phương pháp Ar - Ar định tuổi mỏ Yaogangxian, phía nam Trung Quốc tương đồng với tuổi phổ 40Ar - 39Ar (153,04±1,08 Ma 155,1±1,10 Ma) hai khoáng vật phlogopit mutcovit mỏ (các Hình 5, 6) Phương pháp 40Ar/39Ar định tuổi dựa thành tạo 39Ar mẫu chứa K chiếu lị hạt nhân Khi xảy phản ứng chuyển biến np kí hiệu 39K (n,p)39Ar Số lượng 39Ar sinh mẫu chiếu: 39Ar = 39K()()d; - thời gian chiếu; () mật độ chùm neutron có lượng ; () - tiết diện thu nhận lượng Số lượng nguyên tử đồng vị 40Ar*, sinh phân rã 40K sau thời gian tồn mẫu, xác định theo công thức 𝜆𝑒 𝐴𝑟 ∗ = ( ) 40𝐾(𝑒 𝜆𝑡 − 1) 𝜆 40 (9) Trong đó: e - số phân rã 40K thâu tóm điện tử; - số phân rã đầy đủ 40K Tỉ số 39Ar*/39Ar mẫu đem chiếu xác định phương trình 𝜆𝑒 40𝐾 𝑒 𝜆𝑡 − = ( ) 39 𝜆 39𝐾 𝜏 ∫ 𝜑(𝜀)𝜎(𝜀)𝑑(𝜀) 𝐴𝑟 Hình Biểu đồ đẳng thời 187Re - 187Os cho mẫu molibdenit từ mỏ Vonfam Yaogangxian, nam Trung Quốc (Peng nnk., 2006) 40 𝐴𝑟 (10) Để đơn giản phương trình (10), đặt đại lượng J theo phương trình 𝜆𝑒 40𝐾 𝐽 = ( ) 39 𝜏 ∫ 𝜑(𝜀)𝜎(𝜀)𝑑(𝜀) 𝜆 𝐾 (11) 39 𝐴𝑟 𝐽 = (𝑒 𝜆𝑡 − 1) 40 ∗ 𝐴𝑟 (12) Để xác định giá trị J với mẫu định tuổi lò phản ứng hạt nhân, tiến hành chiếu mẫu chuẩn có tuổi K - Ar biết Sau tính tuổi (t) 40 𝐴𝑟 ∗ 𝑡 = 𝑙𝑛 ( 39 𝐽 + 1) 𝜆 𝐴𝑟 (13) Tuổi phổ 40Ar - 39Ar khoáng vật chứa kali mutcovit, biotit phlogopit, cho thấy tính hữu dụng định tuổi giai đoạn khoáng hoá biến đổi hệ nhiệt dịch (Lanphere, 1988) Gần đây, kết nghiên cứu Pen nnk (2006) khẳng định thêm điều này, cho thấy tương quan hai phương pháp định tuổi 40Ar 39Ar 187Re - 187Os Đường đẳng thời 187Re - 187Os xác định tuổi 154,9±2,6 Ma cho mẫu molibdenit từ Thảo luận Về nguyên lý định tuổi hệ đồng vị, cần thiết phải thoả mãn ba điều kiện sau: - nguồn gốc; - thời gian thành tạo; - hệ kín (Faure, 1986; Degao nnk., 2020; Nguyễn Đình Luyện nnk., 2020) Nhưng điều kiện địa chất phức tạp ảnh hưởng kiện nhiệt dịch, kiến tạo sau, trình hậu magma, dẫn tới làm khó khăn cho việc xác định xác thời gian tạo quặng chí khống hóa khơng cịn đảm bảo điều kiện nêu Do đó, việc áp dụng phương pháp định tuổi cho hợp lý việc làm cần thiết 3.1 Phương pháp Rb - Sr Ứng dụng phương pháp Rb - Sr định tuổi khoáng hoá bị giới hạn trực tiếp khó khăn việc chọn mẫu phù hợp cho việc vẽ đường đẳng thời Như đề cập trên, nguồn cung cấp tỉ số đồng vị phóng xạ Rb/Sr cho khống hố chứa Sr khơng từ dung dịch tạo quặng mà hai nguồn nhiều bao gồm từ đá vây quanh, mẫu thu từ hỗn hợp biến đổi hai thành phần Rb/Sr 87Sr/86Sr khác cung cấp Khương Thế Hùng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(2), 25 - 34 31 Hình Tuổi phổ 40Ar - 39Ar cho phlogopit (a) mutcovit (b) từ mỏ Yaogangxian, nam Trung Quốc (theo Peng nnk., 2006) đường thẳng biểu đồ 87Rb/86Sr so với 87Sr/ 86Sr, chất đường thẳng biểu diễn dịng pha trộn khơng phải đẳng thời Các khoáng sản chứa khoáng vật Sr kết tinh từ chất lỏng có thành phần đồng vị hố học thay đổi thực tế xảy đưa đến kết sai lệch định tuổi Lange nnk (1983) áp dụng phương pháp Rb - Sr cho tập mẫu galen để xác định tuổi khống hố Pb - Zn Viburnum Trend (phía đơng nam Missouri, Mỹ) Tuy nhiên, khống hố galen khơng kết tinh từ chất lỏng khống hố có thành phần đồng vị Rb - Sr đồng nhất, thảo luận Ruiz (1985), nghĩa “đường đẳng thời” Lange nnk (1983) biểu diễn đường trộn lẫn (cho kết tuổi hỗn hợp), khơng có ý nghĩa địa chất Ứng dụng triển vọng đồng vị stronti dùng làm chất thị cho chất lỏng nhiệt dịch Nguyên việc sử dụng đồng vị Sr có số thuận lợi định đồng vị H O chúng khơng bị ảnh hưởng phân đoạn nghiêm trọng hệ thống đồng vị mình; tỉ số đồng vị Stronti nguồn gốc chất rắn hòa tan (chất tan) chất lỏng nhiệt dịch; số trường hợp nguồn tỉ số 87Sr/86Sr xác định cách xác (chất lỏng magma nên có tỉ số 87Sr/86Sr nguồn magma) Từ tỉ số 87Sr/86Sr đo khoáng vật mạch (canxit, dolomit, fluorit, barit) mỏ kẽm Elmwood (Tennessee, Mỹ), Grant Bliss (1983) thấy khoáng vật tiền sunfua hình thành từ nguồn chất lỏng trạng thái cân đồng vị với đá cacbonat vây quanh khoáng vật hậu sunfua kết tinh từ chất lỏng có chứa nhiều phóng xạ Stronti Từ nhận định đến kết luận quặng sunfua mỏ kết tinh pha trộn hai nguồn chất lỏng khác biệt Trong thực tế phương pháp áp dụng để xác định thời gian thành tạo khoáng hoá, số khống hóa khơng chứa đồng vị Rb - Sr việc xác định chúng mang tính chất gián tiếp Việc lựa chọn mẫu trình phân tích quan trọng, khơng khó tránh khỏi sai lầm luận giải thời gian tạo quặng Từ khâu lựa chọn mẫu thực địa thực trình tách mẫu phân tích hố học nhằm tách khiết đồng vị Rb - Sr việc làm cẩn trọng Cần phân biệt khoáng vật chứa đồng vị Rb, Sr liệu có sinh thành giai đoạn tạo khống hay khơng Câu trả lời gây khó khăn cho nhà khoa học, phức tạp q trình tiến hóa vỏ Trái Đất, nhiều giai đoạn tạo khống khác đan xen gây khó khăn cho công việc 3.2 Phương pháp Re - Os Hàm lượng Re molibdenit xác định Riley (1967), Hirt nnk (1963) Độ tập trung Re cơng bố gần (thay đổi 2,0÷230 ppm) với giá trị trung bình khoảng 42 ppm cho 19 mẫu Mặt khác, hàm lượng Os khoáng vật 0,2 ppm chủ yếu xuất phóng xạ 187Os hình thành phân rã chổ 187Re Cho nên, molibdenit có tỉ số Re/Os cao 32 Khương Thế Hùng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(2), 25 - 34 phù hợp cho định tuổi phương pháp Re - Os Do đó, phương pháp Re - Os ứng dụng định tuổi mỏ mạch nhiệt dịch quan tâm đắn cho kết định tuổi xác mỏ dạng mạch chứa molibdenit Ngồi ra, hàm lượng Os molibdenit thấp, việc xác lập tỉ số Re/Os đơn khoáng thực tế khó khăn Tuy nhiên, phương pháp Re - Os định tuổi molibdenit quặng đồng sunfua chứa, Re hoàn tồn đáp ứng u cầu cho phân tích mỏ thường gặp khó khăn định tuổi phương pháp khác Về tổng thể, phương pháp Re - Os có độ thành cơng cao hàm lượng Re mẫu phân tích thường cao, cần phân tích vi lượng vẽ đường đẳng thời xác định thời gian tạo quặng Trong thời gian tới hy vọng tìm thêm loại quặng hoá khác chứa Re, Os để xác định tuổi thành tạo chúng việc làm ý nghĩa Có lẽ ngày khơng xa phương pháp định tuổi Re - Os phương pháp chủ đạo đem lại thông tin thiết thực cơng tác nghiên cứu khống sản 3.3 Phương pháp Ar - Ar Những mỏ chứa mica fenspat định tuổi phương pháp 40Ar - 39Ar 87Rb - 86Sr, với điều kiện khống vật khống vật định tuổi có thời gian thành tạo đồng thời với thời gian tạo khoáng Một giả định quy ước sở cho phương pháp 40Ar - 39Ar mẫu khơng chứa Ar thời điểm hình thành không Ar sau khuếch tán Trong hệ địa chất cụ thể, việc thoả mãn tất điều nhiều bị hạn chế kiện kiến sinh, hậu magma Hơn nữa, khu vực có nhiều canxit (carbonat sinh sau) từ kinh nghiệm nhà phân tích thấy rằng, phương pháp Ar - Ar gặp khó khăn định tuổi khống hố bột cacbonat có ảnh hưởng đến kết tính tốn Phương pháp 40Ar - 39Ar có ưu điểm khả áp dụng rộng rãi nghiên cứu thành tạo quặng hố, kết có đại diện cho tuổi thành tạo quặng hố hay khơng câu hỏi nhiều tranh cãi Hệ đồng vị Ar - Ar nhiệt độ đóng dao động từ 150÷3500C (Hình 7), pha nhiệt kiến sinh hoạt động giai đoạn tạo khoáng sau với nhiệt độ lớn 3500C ghi nhận lên khống vật mica hay felspats Vì vậy, để luận giải Hình Biểu đồ liên hệ tuổi khống vật nhiệt độ đóng chúng đá syenit Glen Dessary, Scotland (theo van Breemen nnk., 1979) tuổi thành tạo khống hố mang tính đại diện cần phải kết hợp với nhiều phương pháp định tuổi khác cho phép tổng quan suy luận cách xác tuổi thành tạo quặng hố Cần có cách nhìn nhận định khách quan không tồn phương pháp định tuổi tuyệt đối tối ưu cho tất trường hợp nghiên cứu địa chất định tuổi khống hóa Việc lựa chọn hệ đồng vị để định tuổi khống hóa hồn tồn phụ thuộc vào kinh nghiệm chuyên môn nhà địa chất Trong trường hợp khó xác định tuổi tạo khống, thường phải kết hợp nhiều phương pháp định tuổi khác nhằm đem lại kết toàn diện thời gian tạo khoáng Kết luận Trên sở tổng quan phương pháp định tuổi khoáng hoá hệ đồng vị Rb - Sr, Re - Os Ar - Ar, nguyên lý ưu, nhược điểm chúng, kết cho thấy: Về tổng thể, phương pháp định tuổi khống hóa sử dụng cặp đồng vị khác ứng dụng rộng rãi nghiên cứu khoáng sản việc xác định nguồn gốc quặng, nguồn vật chất tạo quặng tuổi thành tạo hành vi loại quặng khác Tuy nhiên, phương pháp định tuổi cụ thể có điểm mạnh điểm hạn chế riêng Phương pháp Rb - Sr định tuổi có khả áp dụng thành cơng với thành tạo khống hóa sunfua liên quan đến đá magma axit trung tính, số trường hợp thành tạo khống hóa chứa khơng chứa đồng vị phương pháp áp dụng gián tiếp cho Khương Thế Hùng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(2), 25 - 34 khoáng vật cộng sinh với khoáng vật quặng Tuy nhiên, nhiệt độ đóng khống vật định tuổi hệ đồng vị Rb - Sr thường thấp nên chúng bị ảnh hưởng giai đoạn kiến tạo xảy sau thường thỏa mãn điều kiện hệ kín Phương pháp Re - Os định tuổi thể thành công đáng kể áp dụng cho mỏ nhiệt dịch, đặc biệt kết định tuổi xác mỏ dạng mạch chứa molibdenit Hạn chế phương pháp hàm lượng Os molibdenit thấp, việc xác lập tỉ số Re/Os đơn khoáng thực tế khó khăn Hệ đồng vị Ar - Ar cho định tuổi khống hóa thường sử dụng khống vật mica hay felspat, khống vật có nhiệt độ đóng dao động 150÷3500C, giai đoạn nhiệt kiến sinh sau có nhiệt độ lớn 3500C thường ghi đè lên khoáng vật Do vậy, lựa chọn khoáng vật định tuổi phương pháp Ar - Ar phải thận trọng, để kết đại diện sử dụng phối hợp phương pháp định tuổi áp dụng cho nhiều khoáng vật khác Vấn đề địa chất phức tạp, khống hóa thường chịu ảnh hưởng giai đoạn kiến tạo, hoạt động magma, biến chất sau, điều dẫn đến khó khăn cho cơng tác chọn mẫu định tuổi khống hóa Bài báo giúp người đọc có nhìn tổng quan lựa chọn phương pháp phân tích hợp lý Trên sở tổng hợp nghiên cứu cho thấy, xác định thời gian tạo khoáng cần lựa chọn phương pháp phân tích hợp lý để tránh lãng phí thời gian vật chất Đóng góp tác giả Tác giả thực nghiên cứu tổng quan, tổng hợp liệu xây dựng thảo, luận giải, phân tích đánh giá vấn đề thảo luận Tác giả thực tất chỉnh sửa quan trọng Lời cảm ơn Bài báo hoàn thành Bộ mơn Tìm kiếm - Thăm dị, Khoa Khoa học Kỹ thuật Địa chất, Trường Đại học Mỏ - Địa chất với trao đổi, góp ý bạn đồng nghiệp, đặc biệt cung cấp số liệu trao đổi quý báu từ PGS.TS Phạm Trung Hiếu Tài liệu tham khảo Anders, E., (1962) Meteorite ages Reviews of 33 Modern Physics 34 287 - 325 Clark, A H., (1970) Potassium - argon age and regional relationships of the Panasqueira tin tungsten mineralization Servies Geologicos de Portugal, Comunicayiies 54 243 - 261 Degao, Z., Anthony, E W J., Jiajun, L., David, S., Chao, L., Xiao, W H., Liang, Q., Donghang, G., (2019) Evaluating the Use of the Molybdenite Re - Os Chronometer in Dating Gold Mineralization: Evidence from the Haigou Deposit, Northeastern China Economic Geology 114 (5): 897 - 915 Faure, G., (1986) Principles of isotope geology Second edition Wiley United States, 589 pages Gramlich, J W., Murphy, T J., Garner, E L., Shields, W R., (1973) Absolute isotopic abundance ratio and atomic weight of a reference sample of rhenium Journal of Research of the National Bureau of Standards Section A, Physics and Chemistry 77A (6) 691 - 698 Grant, N K., Bliss, M C., (1983) Strontium isotope and rare erath element variations in minerals from the Elmwood - Gordonsille mines central Tennessee In Proc Interna Mississippi Valley type Pb - Zn deposits Rolla Missouri 1982 - Proc Vol G Kisvan Grant, W P Pratt and J W Koenig (eds.) 206 - 210 Rolla Missouri: Univ Missouri Press Herr, W., Hoffmeister, W., Hirt, B., Geiss, J., Houtermans, F G., (1961) Versuch zur Datierung von Eisenmeteoriten nach der Rhenium - Osmium Methode Z Naturforsch., 16a 1053 Hirt, B., Herr, W., Hoffmeister, W., (1963) Age determinations by the rhenium - osmium method In International Atomic Energy Agency, Radioactive Dating: Proceedings of the Symposium on Radioactive Dating, Athens, 19 23 November 1962 35 - 44 Lanphere, M A., (1988) High - resolution 40Ar/39Ar chronology of Oligocene volcanic rocks, San Juan Mountains, Colorado Geochimica et Cosmochimica Acta 52 1425 - 1434 Lin, L., Chen, R., Pang, Z., Chen, H., Xue, J., Jia, H., (2020) Sulfide Rb - Sr, Re - Os and In Situ S Isotopic Constraints on Two Mineralization 34 Khương Thế Hùng/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 62(2), 25 - 34 Events at the Large Hongnipo Cu Deposit, SW China Minerals 10(5) 414 Nguyễn Đình Luyện, Phạm Trung Hiếu, Đỗ Văn Nhuận, Trần Ngọc Thái, Lê Thị Thu Hoàng Thị Thoa, (2020) Khái quát phương pháp định tuổi đồng vị U - Pb cassiterit Áp dụng xác định tuổi khống hóa Sn - W mỏ Lũng Mười khu vực Pia Oắc, Cao Bằng Tạp chí Khoa học kỹ thuật Mỏ - Địa chất 61(5) - 10 Ruiz, J., Jones, L., Kelly, W C., (1984) Rubidium Strontium dating of ore deposits hosted by Rb rich rocks, using calcite and other common Sr bearing minerals Geology 12 259 - 262 Ruiz, J., Kelly, W C., Kaiser, C J., (1985) Strontium isotopic evidence for the origin of barites and sulfides from the Mississippi Valley - type ore deposits in southeast Missouri - a discussion Economic Geology 80 773 - 778 Nguyễn Trung Chí, (1999) Thạch học granitoit kiềm tây bắc Việt Nam Tóm tắt Luận án Tiến sỹ, Thư viện Quốc gia, Hà Nội 30 trang Schermerhorn, L J G., (1981) Project Iberogranite Report I: International Union of Geological Sciences p5 Ohmoto, H., (1986) Stable isotope geochemistry of ore deposits In Reviews in Mineralogy 16 (Isotopes), 491 - 559 Blacksburg, Virginia: Min Soc Am Stein, H J., Sundblad, K., Markey, R J., Morgan, J W., Motuza, G., (1998) Re - Os ages for Archean molybdenite and Pyrite, Kuittila - Kivisuo, Finland and Proterozoic molybdenite, Kabeliai, Lithuania: Testing the chronometer in a metamorphic and metasomatic setting Mineralium Deposita 33 329 - 345 Peng, J., Zhou, M F., Hu, R., Shen, N., Yuan, S., Bi, X., Du, A., Qu, W., (2006) Precise molybdenite Re Os and mica Ar - Ar dating of the Mesozoic Yaogangxian tungsten deposit, central Nanling district, South China Miner Deposita 41 661 669 Phạm Trung Hiếu, (2010) Tuổi thành tạo khống hố molibden Ơ Q Hồ Tây Bắc Việt Nam ý nghĩa địa chất Tạp chí khoa học Trái đất 32(2) 199 - 204 Riley, G., (1967) Rhenium concentrations in Australian molypdenitees by stable isotope dilution Geochimica et Cosmochimica Acta 31 1489 - 1498 Ruiz, J., (1983) Geochemistry of fluorite mineralization and associated rocks from northern Mexico Doctor thesis, Ann Arbor: University of Michigan 202 p Tran Tuan Anh, Tran Trong Hoa, Pham Thi Dung, (2002) Granites of the Yeyensun complex and their significance in tectonic interpretation of the early Cenozoic stage in West Bacbo Journal of Geology (Hanoi), Series B 19 - 20 43 - 53 Van Breemen, O., Aftalion, M., Pankhurst, R J and Richardson, S W., (1979) Age of the Glen Dessary Syenite, Inverness - shire: diachronous Palaeozoic metamorphism Across the Great Glen Scott J Geol 15 49 - 62 Watts, D R., (1981), Paleomagnetism of the Fond du Lac Formation and the Eileen and Middle River Sections with implications for Keweenawan tectonics and the Grenville problem Canadian Journal of Earth Sciences 18 829 - 841 ... gian tạo khống Kết luận Trên sở tổng quan phương pháp định tuổi khoáng hoá hệ đồng vị Rb - Sr, Re - Os Ar - Ar, nguyên lý ưu, nhược điểm chúng, kết cho thấy: Về tổng thể, phương pháp định tuổi. .. fenspat định tuổi phương pháp 40Ar - 39Ar 87Rb - 86Sr, với điều kiện khống vật khống vật định tuổi có thời gian thành tạo đồng thời với thời gian tạo khoáng Một giả định quy ước sở cho phương pháp. .. lý định tuổi thành tạo địa chất nói chung, tuổi thành tạo khống hố nói riêng bao gồm tuổi tương đối tuổi tuyệt đối thời điểm khống hố hình thành Tuổi thành tạo khống hố mỏ xác định trực tiếp tuổi