Bài viết trình bày những kết quả nghiên cứu về thành phần nguyên tố vết và đồng vị oxi của spinel ở các điểm mỏ khác nhau vùng Lục Yên. Kết quả thành phần Fe-Zn-Cr-V của spinel màu đỏ và hồng ở điểm mỏ Cổng Trời khác với spinel ở các điểm mỏ khác.
Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Môi trường” DOI: 10.15625/vap.2019.00079 THÀNH PHẦN NGUYÊN TỐ VẾT VÀ ĐỒNG VỊ OXI CỦA SPINEL TRONG ĐÁ HOA MỎ LỤC YÊN Phạm Văn Long*1, Gaston Giuliani2, Anthony E Fallick3, Andrian J Boyce3, Vincent Pardieu4 Viện Nghiên cứu Đá quý Vàng VINAGEMS (IGG), Hanoi, Vietnam, long@vinagems.vn Université de Lorraine, IRD and CRPG UMR 7358 CNRS-UL, BP 20, 15 rue Notre-Dame-desPauvres, 54501 Vandœuvre-lès-Nancy, France Isotope Geosciences Unit, S.U.E.R.C., Rankine Avenue, East Kilbride,Glasgow G75 0QF, Scotland, United Kingdom Field gemmologist, Bangkok, Thailand TÓM TẮT Bài báo trình bày kết nghiên cứu thành phần nguyên tố vết đồng vị oxi spinel điểm mỏ khác vùng Lục Yên Kết thành phần Fe-Zn-Cr-V spinel màu đỏ hồng điểm mỏ Cổng Trời khác với spinel điểm mỏ khác Spinel Cổng Trời có hàm lượng Zn thấp (< 500 ppm) hàm lượng Fe cao (3000-16000 ppm), spinel điểm mỏ khác có hàm lượng Zn cao (đến 11000 ppm) Spinel xanh lam điểm mỏ Bãi Sơn có hàm lượng Fe cao (5000-7200 ppm), với nguyên tố khác V (950-1830 ppm), Cr (270-480 ppm) Ni (550-950 ppm) Kết nghiên cứu đồng vị oxi spinel cho kết giao động khoảng 12,1 đến 24,2 ‰ (n = 25) Giá trị đồng vị δ18O điểm mỏ tương đồng, khơng có ý nghĩa nhiều việc phân biệt spinel điểm mỏ Bên cạnh giao động lớn giá trị δ18O có pha trộn thành phần oxi dung dịch biến chất đá gốc (đá hoa) trình hình thành spinel Từ khóa: Spinel; nguyên tố vết, đồng vị oxi, Lục Yên GIỚI THIỆU Spinel có cơng thức hóa học MgAl2O4, dạng tinh khiết spinel không màu, nhiên, phụ thuộc vào việc chứa nguyên tố khác mà spinel mang màu khác nhau, màu hay gặp spinel đỏ, tím, nâu đỏ, da cam màu xanh lam (Hình 1) Tại Lục Yên, spinel gặp đá gốc sa khống Từ trước đến có số cơng trình nghiên cứu spinel vùng Lục n số tác giả khác nhau: nghiên cứu đặc điểm ngọc học (Phạm Văn Long nnk, 2014), nghiên cứu thành phần hóa học (Phạm Văn Long nnk, 2004; Malsy & Klemm, 2010; Kleišmantas & Daukšyte, 2016; Giuliani nnk, 2017) nghiên cứu nguồn gốc (Chauviré nnk, 2015) Kết nghiên cứu thành phần nguyên tố vết tỷ lệ đồng vị oxi δ18O (‰, V-SMOW) spinel màu khác báo phần cho phép phân biệt spinel điểm mỏ khác mỏ Lục Yên xác lập kiểu nguồn gốc chúng PHƯƠNG PHÁP Các mẫu phân tích báo bao gồm 32 mẫu thu thập đá gốc sa khoáng điểm mỏ khác vùng Lục Yên gồm: Cổng Trời, An Phú, Nước Ngập, Bãi Sơn (Bảng 2) tiến hành phân tích EMPA (n = 32, 220 điểm phân tích) phân tích đồng vị oxi (n = 25 mẫu) Phân tích EMPA tiến hành máy CAMECA SX100 Đại học Tổng hợp Lorraine (Nancy, Pháp) 20 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Mơi trường” Phân tích đồng vị oxi spinel màu khác tiến hành S.U.E.R.C (Scottish Universities Environmental Research Centre, Glasgow, Scotland) Kết δ18O tính (‰) so với giá trị đồng vị oxi nước tiêu chuẩn (V-SMOW) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết phân tích EPMA Kết phân tích EPMA spinel dẫn Bảng 1.Trong nguyên tố Cr, V, Fe Zn thường phổ biến có hàm lượng cao Ti Mn Co Ni gặp spinel màu xanh lam Spinel màu đỏ màu hồng thường đặc trưng có mặt Fe, Cr V Zn nguyên tố tạo màu chúng lại phổ biến tất màu spinel, đặc biệt spinel điểm mỏ An Phú (đến 11.000ppm) Spinel điểm mỏ Cổng Trời thường có hàm lượng Fe cao hàm lượng Zn thấp Dựa biểu đồ thành phần Fe-V-Zn (Hình 2A) Cr-V-Zn (Hình 2B) cho phép ta phân biệt spinel điểm mỏ Cổng Trời, An Phú Nước Ngập Hình Spinel đá gốc A-Spinel hồng (Spl) đá hoa calcit (Cal) Cổng Trời B-Spinel (Spl) cộng sinh với 3.2 Kết phân tích đồng vị oxi clinohumit (Chu) đá hoa calcit An Việc phân tích đồng vị oxi tiến hành Phú C-Spinel (Spl) màu đỏ đá hoa mẫu gốc sa khoáng cho giá trị giao động An Phú D-Spinel màu hồng (Spl) cộng khoảng 12.1 đến 24,2‰ (Bảng 2) Theo giá trị sinh với phologopit (Phl) edenit (Ed) δ18O spinel tách thành hai khoảng đá hoa Cổng Trời E-Pargasit (Prg) (Hình 3) đá hoa An Phú F- Spinel màu lam 18 (i) Ở khoảng thứ (I), giá trị δ O giao động từ 12,1 đến 18,6‰ (n = 19) bao gồm spinel tông màu đỏ hồng, spinel đá gốc sa khoáng hai điểm mỏ Cổng Trời An Phú có kết δ18O 14,7 đến 17,7‰ (n = 3) 13,2 to 17‰ (n = 7) Spinel màu khác Cổng Trời có giá trị δ18O khoảng 15,5 đến 18,6‰ (n = 3), An Phú chúng giao động khoảng 14,2‰ đến 14,9‰ (n = 4) Spinel màu lam đậm mỏ Bãi Sơn có giá trị δ18O 12,1‰ (ii) Ở khoảng thứ hai (II), δ18O có giá trị cao khoảng thứ (19 < δ18O < 24,2‰, n= 13), giá trị δ18O spinel màu hồng đỏ An Phú (22,5 < δ18O < 24,2, n = 5); giá trị δ18O spinel màu da cam màu nâu vùng An Phú khoảng 21,2 đến 24,1‰ (n = 5) Spinel màu lam nhạt Bãi Sơn có giá trị δ18O khoảng 19,4 đến 22,7 (n = 2), spinel màu tím vùng Cổng Trời cho mức giá trị 22,6‰ KẾT LUẬN Từ kết phân tích EPMA giá trị đồng vị oxi δ18O spinel Lục Yên cho thấy: (i) Có thể sử dụng hàm lượng nguyên tố Fe-Zn-Cr-V để phân biệt spinel điểm mỏ khác vùng Cổng Trời An Phú, spinel Cổng Trời có hàm lượng Fe cao hàm lượng Zn thấp so với spinel vùng An Phú (ii) Giá trị đồng vị δ18O (12,1 < δ18O< 24.2‰) spinel vùng Lục Yên thành phần đồng vị oxi spinel có nguồn gốc từ dung dịch biến chất, với tham gia oxi đá gốc đá hoa hỗn tạp khu vực 21 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 Bảng 1: Kết phân tích EMPA spinel màu khác điểm mỏ vùng Lục Yên Hàm lượng (%) Vị trí Loại hình Số hiệu mẫu Màu sắc MgO Al2O3 FeO TiO2 V2O3 Cr2O3 MnO ZnO CoO NiO Tổng An Phú Gốc AP4 Đỏ 27,64 70,86 0,57 0,00 0,00 0,18 0,00 0,04 0,00 0,00 99,29 VIET1 Đỏ 27,55 70,25 0,55 0,02 0,37 1,15 0,00 0,80 0,00 0,00 100,69 VIET2 Đỏ nhạt 27,56 71,10 0,41 0,02 0,52 0,12 0,00 0,48 0,00 0,00 100,21 VIET3 Đỏ 27,92 70,64 0,92 0,00 0,10 0,23 0,01 1,27 0,00 0,00 101,08 VIET8 Đỏ nhạt 28,34 70,91 0,48 0,01 0,16 0,17 0,00 0,66 0,00 0,00 100,73 ANP5 tím 27,77 71,61 0,66 0,01 0,05 0,05 0,01 0,12 0,00 0,00 100,28 VIET23 Tím nâu 27,39 71,69 0,79 0,00 0,00 0,00 0,01 0,32 0,00 0,00 100,20 VIET24 Tím nâu 25,97 71,89 3,41 0,00 0,01 0,10 0,02 0,05 0,00 0,00 101,5 VIET27 Nâu phớt cam 27,74 71,46 0,57 0,01 0,01 0,57 0,09 0,28 0,00 0,00 100,7 VIET9 Hồng 27,36 72,62 0,97 0,00 0,00 0,01 0,00 0,02 0,00 0,00 100,98 CT1 Hồng 28,54 70,75 0,50 0,01 0,20 0,06 0,01 0,00 0,00 0,00 100,13 Sa khoáng Sa khoáng Gốc Cổng Trời Sa khoáng Gốc Bãi Sơn Nước Ngập Sa khoáng Sa khoáng CT4 Hồng 28,12 70,34 1,41 0,02 0,52 0,10 0,01 0,05 0,00 0,00 100,71 VIET31 Hồng 27,70 71,83 0,41 0,02 0,25 0,18 0,00 0,01 0,00 0,00 100,41 VIET33 Hồng 27,43 71,32 0,58 0,00 0,04 1,13 0,02 0,06 0,00 0,00 100,58 VIET1 Tím nhạt 28,97 71,27 0,48 0,00 0,09 0,01 0,01 0,00 0,00 0,00 100,9 VIET11 Tím 28,33 70,58 0,57 0,01 0,17 0,51 0,00 0,67 0,00 0,00 100,8 VIET14 Tím 28,41 71,55 0,73 0,00 0,06 0,02 0,00 0,00 0,00 0,00 100,8 VIET15 Tím đậm 27,03 70,95 1,58 0,00 0,00 0,01 0,01 1,31 0,00 0,00 100,9 VIET16 Tím nhạt 28,89 72,19 0,39 0,00 0,03 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 101,5 VIET32 Nâu đậm 28,10 70,88 1,45 0,02 0,41 0,09 0,01 0,00 0,00 0,00 101,0 VIET19 Lam nhạt 27,52 72,3 0,75 0,00 0,00 0,01 0,00 0,00 0,00 0,00 101,0 VIET20 Tím 28,10 71,3 0,90 0,01 0,14 0,07 0,00 0,34 0,00 0,00 100,4 VIET21 Lam 27,88 7295 0,51 0,01 0,14 0,07 0,01 0,00 0,05 0,12 101,8 V41a1 Hồng nhạt 27,14 7,11 0,91 0,02 0,01 0,01 0,09 0,12 0,00 0,00 99,41 V41a2 Hồng 26,56 1,89 0,78 0,02 0,02 0,01 0,10 0,17 0,00 0,00 88,53 22 Kỷ yếu Hội nghị: Nghiên cứu “Khoa học Trái đất Mơi trường” Hình Kết δ18O(‰,V-SMOW) spinel đá hoa điểm mỏ Cổng Trời, An Phú Bãi Sơn (số ngoặc đơn số lượng mẫu phân tích) Hình Biểu đồ thành phần spinel màu hồng đỏ điểm mỏ vùng Lục Yên Bảng 2: Kết đồng vị oxi δ18O spinel Lục Yên Điểm mỏ An Phú An Phú Loại hình nguồn gốc aluvi Đá gốc Sa khoáng Cổng Trời Gốc Bãi Sơn Sa khoáng Số hiệu mẫu Màu sắc Tổ hợp khoáng vật δ18O(‰) (V-SMOW) ANP1 ANP2 ANP3 ANP4 ANP5 VIET1 VIET2 VIET3 VIET5 VIET7 VIET8 VIET23 VIET24 VIET27 VIET28 VIET29 VIET30 Apa AP2 AP4 V41a VIET9 VIET11 VIET14 VIET15 VIET16 VIET31 VIET32 VIET33 VIET19 VIET20 Đỏ nhạt Hồng Hồng Hồng nhạt Tím Đỏ Đỏ nhạt Đỏ Đỏ nhạt Hồng nhạt Hồng nhạt Tím tới nâu Tím tới nâu Nâu nhạt Nâu nhạt Cam tối Cam tối Tím đậm Tím nhạt Đỏ Hồng nhạt Hồng Tím Tím Tím Tím nhạt Hồng nhạt Nâu tối Đỏ Lam nhạt Tím VIET21 Lam 23 Pargasit, clinohumit Fosterit, edenit, graphit Edenit Pyrit, graphit Clinohumit 14,3 16,2 14,4 13,2 14,5 23,8 22,5 22,8 15,3 24,2 22,9 22,4 21,3 24,1 21,2 22,9 14,8 14,9 14,2 16,8 17,0 17,7 22,6 15,5 18,5 18,6 14,7 17,0 14,8 22,7 19,4 12,1 Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2019 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Chauviré B., Rondeau B., Fritsch E., Ressigeac Ph., Devidal J.-L., 2015 Blue spinel from the Luc Yen district of Vietnam Gems & Gemology, 51, 2-17 [2] Giuliani G., Fallick A.E., Boyce A.J., Pardieu V., Pham Van Long, 2017 Pink and red spinels in marble: trace elements, oxygen isotopes, and sources The Canadian Mineralogist, 55, 743-761 [3] Kleišmantas A., Daukšyte A., 2016 The influence of Vietnam and Sri Lanka spinel mineral chemical elements on colour Chemija, 27, 45-51 Kretz R., 1983 Symbols for rock-forming minerals American Mineralogist, 68, 277-279 [4] Malsy A., Karampelas S., Schwarz D., Klemm L., Armbruster T., Tuan Do Anh, 2012 Orangey-red to orangey-pink gem spinels from a new deposit at Lang Chap (Tan Huong - Truc Lau), Vietnam The Journal of Gemmology, 33, 19-27 [5] Pham Van Long, Pardieu V., Giuliani G., Nguy Tuyet Nhung, Pham Thi Thanh Hien, Pham Duc Anh, Nguyen Ngoc Khoi, Hoang Quang Vinh, 2014 Gemmological characteristics of spinel from Luc Yen, Yen Bai Journal of Geology, 340, 29-36 [6] Pham Van Long, Pardieu V., Giuliani G., 2014 Update on gemstone mining in Luc Yen, Vietnam Gems & Gemology, 49, 233-245 TRACE ELEMENTS AND OXYGEN ISOTOPES OF SPINEL IN MARBLE FROM LUC YEN Pham Van Long1*, Gaston Giuliani2, Anthony E Fallick3, Andrian J Boyce3, Vincent Pardieu4 Institute for Gems and Gold Research of VINAGEMS (IGG), Hanoi, Vietnam, long@vinagems.vn Université de Lorraine, IRD and CRPG UMR 7358 CNRS-UL, BP 20, 15 rue Notre-Dame-desPauvres, 54501 Vandœuvre-lès-Nancy, France Isotope Geosciences Unit, S.U.E.R.C., Rankine Avenue, East Kilbride,Glasgow G75 0QF, Scotland, United Kingdom Field gemmologist, Bangkok, Thailand ABSTRACT This paper presents the study results on the trace element and oxygen isotopes of spinel at different mines in Luc Yen area Trace elements such as Fe-Zn-Cr-V in red and pink gem spinels permit to separate those from Cong Troi and those from the others deposits of the An Phu area Spinels from Cong Troi have low to extremely low Zn (< 500 ppm) and high Fe contents (3,000 to 16,000 ppm) while those from An Phu area are Zn-rich (up to 11,000 ppm) The Bai Son blue spinel is Fe-rich (5,000 to 7,200 ppm) with some V (950 to 1,830 ppm), Cr (270 to 480 ppm), Co (240 to 400 ppm) and Ni (550 to 950 ppm) The O-isotope composition of the whole spinels ranges between 12.1 and 24.2‰ (n = 25) Within each deposit, the range of δ18O values for red, pink and colored spinels is usually similar The use of O-isotopes is not useful for distinguishing between the deposits The variation of δ18O values (12.1 < δ18O < 24.2‰) of the whole spinels indicates that the oxygen isotopic compositions of the metamorphic fluids were probably buffered by the local δ18O values of the impure host marbles Key words: Spinel, trace elements, oxygen isotopes, Luc Yen 24 ... so với spinel vùng An Phú (ii) Giá trị đồng vị δ18O (12,1 < δ18O< 24.2‰) spinel vùng Lục Yên thành phần đồng vị oxi spinel có nguồn gốc từ dung dịch biến chất, với tham gia oxi đá gốc đá hoa hỗn... Hình Spinel đá gốc A -Spinel hồng (Spl) đá hoa calcit (Cal) Cổng Trời B -Spinel (Spl) cộng sinh với 3.2 Kết phân tích đồng vị oxi clinohumit (Chu) đá hoa calcit An Việc phân tích đồng vị oxi tiến... phân tích EPMA giá trị đồng vị oxi δ18O spinel Lục Yên cho thấy: (i) Có thể sử dụng hàm lượng nguyên tố Fe-Zn-Cr-V để phân biệt spinel điểm mỏ khác vùng Cổng Trời An Phú, spinel Cổng Trời có hàm