Trong quá trình thực hiện luận văn, học vi ên đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu sau đây:
2.4.1. Khảo sátthực địa và lấy mẫu nghiên cứu
Công tác khảo sát
Tiến hành các công tác khảo sát ngoài thực địa theo các lộ trình địa chất nhằm xác định thế nằm và cấu trúc của thể magma thuộc đối t ượng nghiên cứu, quan hệ địa chất của thể magma với đá vây quanh....Lộ trình tiến hành theo các khe suối, đường mòn, khảo sát tại các moong khai thác đá và quặng trong khu vực. Tại các điểm quan sát tiến hành mô tả thành phần đất đá, quặng, đặc điểm địa chất, lấy mẫu nghiên cứu.
Công tác lấy mẫu
Mục đích: nghiên cứu thành phần khoáng vật, cấu tạo, kiến trúc, thành phần hoá học, tính chất kỹ thuật và công nghệ của khoáng sản.
Các loại mẫu đã lấy gồm mẫuquan sát, mẫu lát mỏng, mẫu khoáng vật, mẫu khoáng tướng ...
2.4.2Phương pháp kính hiển vi thạch học
+ Nguyên lý của phương pháp
Dựa vào các tính chất của tinh thể như: tính thấu quang, khả năng khúc xạ, phản xạ, giao thoa… sử dụng hệ thống kính hiển vi với nguồn sáng phân cực để nghiên cứu.
Nghiên cứu các loại đá dưới kính hiển vi trong ánh sáng xuyên qua để xác định thành phần khoáng vật, cấu tạo và kiến trúc, tên đá cũng như các quá trình biến đổi của chúng.
+Ứng dụng trongnghiên cứuluận văn
Các mẫu được lựa chọn và gia công lát mỏng sau đó được nghiên cứu dưới kính thạch học nhằm xác định thành phần khoáng vật, tổ hợp cộng sinh của khoáng vật và chính xác hoá tên gọi của các loại đá đã thu thập ngoài thực địa. Soi kính sẽ cho biết mức độ biến đổi mẫu nhằm lựa chọn mẫu điển hình, loại bỏ bớt tác động biến chất, biến đổi khi luận giải địa hóa.
2.4.3Phương pháp EPMA
+ Nguyên lý của phương pháp
Mẫu vật được bắn phá bởi một ch ùm electron tăng tốc và tập trung, chùm electron đến có đủ năng lượng để giải phóng cả vật chất và năng lượng từ mẫu. Những tương tác giữa điện tử - mẫu chủ yếu là giải phóng nhiệt, nhưng cũng phát ra electron và tia X.
Sự phát ra tia X là do các va chạm không đàn hồi của các electron sử dụng để bắn phá với các electron có bên trong các nguyên tử của mẫu, khi một electron bên trong vỏ được bắn ra từ quỹ đạo của nó, để lại một chỗ trống, một electron ở lớp vỏ ngoài rơi vào vị trí trống này và phát ra một số năng lượng (như X-ray). Định lượng tia X chính là định lượng nguyên tố trong mẫu.
+Ứng dụng trongnghiên cứuluận văn
Sử dụng phương pháp này để xác định thành phần hoá học của khoáng vật tàn dư sau quá trình serpentin hóa (của pyroxen, olivin) trong các đá peridotit.
Sử dụng để phân tích thành phần hoá học- khoáng vậtcromit trong các mẫu sa khoáng.
2.4.4Phương pháp phân tích khoáng tư ớng
+ Nguyên lý của phương pháp
Dựa vào đặc tính phản xạ ánh sáng của khoáng vật quặng, sử dụng kính hiển vi phản xạ để nghiên cứu mẫu vật (mẫu mài láng).
+Ứng dụng trongnghiên cứuluận văn
Xác địnhthành phần khoáng vật dựa vào khả năng phản xạ, tính l ưỡng phản xạ, màu, hiện tượng phản chiếu bên trong, độ cứng và từ tính của khoáng vật, nghiên cứu cấu tạo, kiến trúc quặng, phân chia các tổ hợp công sinh khoáng vật v à luận giải về nguồn gốc của mỏ.
2.4.5Phương pháp phân tích XRF (huỳnh quang tia X) + Nguyên lý của phương pháp
Phân tích huỳnh quang tia X dựa tr ên cơ sở thực tế là các nguyên tố hóa học khi được kích thích phù hợp sẽ phát ra các bức xạ đặc tr ưng. Tia X có năng lượng lớn từ ống phóng tia Xđượcchiếu vào mẫu phân tích, sau đó đo các tia phát x ạ phát
ra từ mẫu vật sẽ xác định đ ược thành phần các nguyên tố trong mẫu nghiên cứu. +Ứng dụngtrong nghiên cứu luận văn
Xác định thành phần nguyên tố chính của đá, các oxyt tạo đá: SiO2, Al2O3, FeO, TiO2, MnO, MgO, CaO, Na2O, K2O,...
2.4.6 Phương pháp ICP-MS (phương pháp phổ khối lượng plasma cảm ứng)
+ Nguyên lý của phương pháp
ICP-MS là kỹ thuật phân tích các nguyên tố vô cơ, dựa trên nguyên tắc ghi đo phổ theo khối lượng (m/z).
Mẫu được ion hóa thành ion (+) trong nguồn plasma nhiệt độ cao . Sau đó dòng ion này được hướng đi vào thiết bị tách ion (+), loại bỏ phần lớn các phần tử trung hòa và các photon.
Dòng ion tiếp tục được hướng vào thiệt bị tách các ion cản trở - ion đa nguyên tử (polyatomic) bằng cơ chế va đập suy giảm năng lượng.
Các ion còn lại sẽ di chuyển tiếp vào bộ ph ận tách khối theo m/z, tách khối từ 2-250 amu và các khối này được ghi nhận lại bởi bộ phận ghi (detetor) gồm các đi ốt quang.
+Ứng dụng trongnghiên cứuluận văn
Sử dụng để phân tích thành phần địa hóa nguyên tố hiếm và vết (ví dụ như các nguyên tố đất hiếm REE: La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Yb,..., các nguyên tố lithofil có bán kính ion lớn: Rb, Sr, Cs, Ba, K, các nguyên tố có trường lực mạnh: Nb, Ta, Zr, Ti, Y, Hf, Th, U) của một số mẫu peridotit (ít bị biến đổi).
Chương3
ĐẶC ĐIỂM ĐỊA CHẤT KHỐI SIÊU MAFIC NÚINƯA 3.1. Đặc điểm thạch học khoáng vật
3.1.1 Đặc điểm thạch học
Các thành tạo mafic và siêu mafic khu vựcNúiNưa lộ ra rộng rãi, chúng phân bố dọc theo đới khâu Sông Mã theo phươngtây bắc -đông nam. Các thể mafic, siêu mafic này được cho là nguồn gốc đại dương, hiện tại phân bố trên các vỏ lục địa thông qua quá trình va chạm, xô húc của các đới kiến tạo lớn thành tạo nên các tổ hợp ophiolit xen lẫn các thể biến chất của các đá ngu ồn gốc trầm tích và magma Nguyễn Văn Vượng và nnk [21]; Đỗ Thị Vân Thanh, Nguyễn Thuỳ D ương và nnk [14] Ngô Xuân Thành, Mai Trọng Tú [15]. Trong khu vực, các thể mafic, siêu mafic thuộc phức hệ ophiolit thường xuất hiện dọc theo các đá biến chất hệ tầng Sông Mã, về phía bắc, đông bắc chúng bị che phủ bởi các trầm tích Đệ tứ. Về tuổi thành tạo của các thể ophiolit dọc đớiSông Mã vẫn còn nhiều quan điểm khác nhau như:
+ Thành tạo vào giai đoạn Paleozoi sớm (Trần Văn Trị [19,20,21]), Phạm Trung Hiếu, Lê Tiến Dũng và nnk [5].
+ Thành tạovào Trias muộn(Dojikov et al 1965 [26]) + Neoproterozoi - Paleozoi sớm (Bùi Minh Tâm [13]).
Ngoài thực địa, quan sát các đá siêu mafic lộ ra có dạng khối tảng, các khối đá có kích thước không lớn, rộng 5 - 10 m, có hình ovan (Hình 3.1).
Đá lộ ra chiếm chủ yếu trong khu vực là sepentinit, dunit, một số ít trong chúng là những thể harzburgit. Tất cả các đá dunit và harzburgitđều bị biến đổi (sepentin hóa, tal hóa…) mạnh mẽ. Quan hệ giữa các loại đá này là quan hệ kiến tạo, xen kẹp. Các khối siêu mafic này có ranh giới với nhau là những đới mylonit, thể hiện chúng được đưa lên thông qua các quá trình kiến tạo trong giai đoạn đẩy trồi kiến tạo (Hình 3.2).
Hình 3.2.Ảnh chụp cận cảnh ranh giới bao quanh các khối siêu mafic.
Nhiều nơi đá bị phong hóa hóa học khá mạnh tạo nên lớp vỏ phong hóa màu đỏ, nâu vàng. Một số khối đá lớn vẫn giữ đ ược các phần còn tươi ở giữa. Đá tươi có màu xanh, xanh đen.
Hình 3.3.Ảnh chụp vết lộ đá của hệ tầng Sông Mã lộ ra có thành phần cát kết, bột
Các đá trầm tích, biến chất trong khu vựcNúi Nưa, lộ ra là các đá trầm tích biến chất hệ tầngSông Mã với thành phần chủ yếu là quazit hạt thô, đáphiến sét và một vài lớp mỏng đá hoa, đá phiến lục bị biến dạng mạnh mẽ và bịcác mạch thạch anh nhiệt dịch xuyên cắt(Hình 3.3 ).
Hình 3.4 Ảnh chụp cận cảnh các đá bị tal hóa, secpentin hóa trong các khối siêu mafic
Tại khu vựcNúiĐầu Voi, Vũ Yên, Minh Thọ, Nông Cốngquan sát thấy các đá của hệ tầng Đồng Đỏ phủ lên trên các đá peridotit của phức hệNúiNưa, thành phầngồmcát kết, bột kết, sét kết, phân lớp mỏng (dày 5–10 cm) màu vàng nhạt, loang lổ, chúng bị phong hóa khá mạnh, các lớp đá cắm về phía đông đến đông nam (90-10020-25) (Hình 3.5 ).
Hình 3.5. Ảnh chụp vết lộ đá trầm tích của hệ tầng Đồng Đỏ
3.1.2 Đặc điểm khoáng vật
Các mẫu đã lấy từ thực địa được lựa chọn và gia công lát mỏng sau đó được nghiên cứu dưới kính thạch học. Dựa trên cơ sở phân tích các lát mỏng thạch học cho thấy: thành phần khoáng vật của các đá bao gồm olivin, pyroxen thoi, pyroxen xiên, spinel, cromit. Khoáng vật biến đổi chủ yếu là serpentin. Đặc điểm của các khoáng vật chính như sau:
Olivin - (Mg,Fe)2(SiO4):
Khoáng vật olivin có dạng hạt lớn bị dập vỡ m ạnh. Phần rìa của các hạt olivin được bao quanh bởi khoáng vật serpentin bị biến dạng dẻo (mylonit) khá mạnh. Hầu như tất cả các khoáng vật olivin đã bị biến đổi ở phần rìa và dọc theo các khe nứt tạo nên đới serpentin hóa (Hình 3.6)
Hình 3.6 Khoáng vật olivin trong các đá harzburgit dưới 1 và 2 nicol
Pyroxen - XY(Si,Al)2O6(trong đó X là Ca, Na, Fe2+, Mg và ít gặp hơn là Zn, Mn, Li, còn Y là các ion có kích thước nhỏ hơn như Cr, Al, Fe+3, Mg, Mn, Sc, Ti, V đôi khi có Fe+2). Pyroxen được phân thành hai nhóm gồm pyroxen thoi và pyroxen xiên.
Pyroxen thoi - (Mg,Fe)2(Si2O6). Phần lớn pyroxen thoi có dạng hạt lớn đến hạt trung bình. Nhiều hạt bị biến dạng dẻo đ ược quan sát rất rõ dưới kính bằng những góc tắt dạng lượn sóng. Phần rìa các hạt pyroxen thoi là các đới serpentin bị mylonit (Hình 3.7). OL Ser b 0,2mm 0,2mm a
Dưới 1 nicol: tinh thể dạng tấm, không m àu đến phớt hồng, phớt lục, đa sắc yếu, độ nổi cao, cát khai hoàn toàn.
Dưới 2 nicol: pyroxen thoi có góc tắt đứng, màu giao thoa xám sáng bậc 1, bị biến đổi serpentin hóa phần rìa và dọc theo mặtcát khai.
Hình 3.7: Pyroxen thoi dạng hạt tha hình nứt nẻ mạnh phần rìa và khe nứt bị
biến đổi secpentin hóa.
Pyroxen xiên - (Ca,Mg,Fe,Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6. Pyroxen xiên thường xuất hiện ở dạng hạt nhỏ đến vừa trong các đá harzburgit, ph ần rìa bị gặm mòn, biến đổi khá mạnh.
Dưới 1 nicol: tinh thể dạng lăng trụ, tấm, không m àu đến phớt hồng, phớt lục, đa sắc yếu, độ nổi cao, cát khai hoàn toàn.
Dưới 2 nicol: pyroxen xiên bị biến đổi amphibol hóa mạnh, màu giao thoa xanh bậc 2. Phần lớn chúng có góc tắt có dạng lượn sóng thể hiện chúng đã bị biến dang dẻo trong quá trình kiến tạo về sau (Hình 3.8).
Hình 3.8: Pyroxen xiên dạng hạt tha hình nằm rải rác trong đá harzburgit.
Cromit - (Mg,Fe)(Cr,Al,Fe)2O4. Khoáng vật cromit trong các đá peridotit khu vựcNúi Nưa xuất hiện rất phổ biến trong các đá dunit v à chúng được làm giàu trong các mạch quặng cromit. Khoáng vật cromit xâm tán đều trong đá, có dạnghạt nhỏ, sắc cạnh hoặc dạng bán tự hình (hình 3.9–3.10)
Dưới 1 nicol: khoáng vật cromit xuất hiện với m àu đỏ, đỏ nâu đến đỏ sẫm ở phần trung tâm. Phần rìa và phần dọc các vết nứt vỡ chúng có màu đen(không thấu quang).
Quan sát dưới kính hiển vi sử dụng ánh sáng phản xạ: Phần nhân của các hạt cromit có màu trắng, trắng đục, độ nổi cao. Phần rìa và phần dọc các vết nứt chúng có màu trắng, trắng phớt nâu, độ nổi thấp.
Hình 3.9Cromit trong đá secpentinit khu vựcNúiNưa (dưới 1 nicol).
Cpx Sp Oli Sep Cpx Sp Oli Sep
Hình 3.10Ảnh: Cromit trong Dunit (lát mỏng) Ảnh: Cromit trong Dunit (mài láng) Serpentin: serpentin là sản phẩm biến đổi của quá trình nhiệt dịch các khoáng vật olivin và pyroxen trong đá siêu mafic chúng chi ếm tỷ lệ lớn trong các mẫu dunit (70 - 80%) và nhỏ hơn trong đá harzburgit (20 - 50%), có dạng các khoáng vật màu xanh đen, xám tối, vàng nâu. Quan sát dư ới kính hiển vi phân cực có thể thấy đá có kiến trúc sợi hay que biến tinh.
Lizardit - Mg3Si2O5(OH)4: là khoáng vật hydroxit silicat của magiê trong nhóm serpentin, có đặc trưng là hạt rất mịn, vảy, màu xám sắc xanh, khá mềm, độ cứng 2.5, tỷ trọng 2.57, cát khai hoàn toàn, có thể biến đổi giả hình với olivine hoặc pyroxen, trong trườnghợp này nó được gọi là bastit (Hình 3.11).
Dưới 1 nicol: tinh thể có dạng hạt nhỏ, dạng nền, tập trung thành đám, định hướng yếu,cát khai rất hoàn toàn, không màu đến phớt lục.
Dưới 2 nicol: màu trắng, xanh bùn nhạt
Hình 3.11 Khoáng vật lizardit bị biến dạng, định h ướng yếu, dạng nền.
Cromit 0,2mm 0,2m m 0,2m m b Liz a
Chrysotit - Mg3Si2O5(OH)4: chrysotit hay asbest là khoáng vật hydroxit silicat của magiê trong nhóm serpentin, thư ờng phát triển dạng mạch, tinh thể dạng sợi, có màu vàng phớt xanh,cát khai hoàn toàn, tỷ trọng 2.5, ánh tơ(Hình 3.12).
Dưới 1 nicol: tinh thể dạng sợi, lớp, tập hợp dạng mạch, cuộn vòng, cát khai rất hoàn toàn, không màu đến phớt lục.
Dưới 2 nicol: khoáng vật bị biến dạng mạnh, góc tắt khoáng vật có dạng l ượn sóng thể hiện cấu trúc tinh thể bị thay đổi hay quá trình biến dạng dẻo. Màu trắng, vàng nhạt, loang lổ.
Hình 3.12 Khoáng vật chrysotit dạng mạch,cấu tạo lượn sóng .
Antigorit - Mg6Si4O10(OH)8: là khoáng vật hydroxit silicat của magiê trong nhóm serpentin, có đặc trưng là màu xám sắc xanh, độ cứng 3.5 - 4, ánh mỡ, cát khai hoàn toàn (Hình 3.13).
Dưới 1 nicol: tinh thể có dạng tấm, độ nổi thấp, cát khai rất hoàn toàn theo (001), không màu đến phớt lục.
Dưới 2 nicol: khoáng vật bị ép phiến, biến dạng mạnh mẽ. Góc tắt dạng l ượn sóng thể hiện cấu trúc tinh thể bị thay đổido quá trình biến dạng dẻo, màu giao thoa xám bậc 1.
3.2. Đặc điểm địahoá của cáckhoáng vật
A
Hình 3.13: Khoáng vật antigorit
bị biến dạng dẻo, cấu tạo dạng lượn sóng phân phiến..
Chr
0,2mm 0,2mm
b a
+ Olivin
Khoáng vật olivin trong các đá ph ần lớn bị biến đổi nhiệt dịch mạnh mẽ tạo thành serpentin. Đặc biệt trong các đá dunit, khoáng v ật olivin gần như bị biến đổi hoàn toàn chỉ sót lại phần trung tâm của một vài hạt. Phân tích thành phần nguyên tố chính của khoáng vật olivin cho thấy chúng có hàm lượng NiO khá cao (0,22– 0,33 %), MgO cao (49,01 -51 %) trong khi đó hàm lư ợng FeO rất thấp (7,83 –9,07 %). Nhìn chung hàm lượng MgO và FeO ít có sự biến đổi trong các đá. Chỉ số fosterit [(Mg/(Mg+Fe2+)]*100 trong chúng rất cao, từ 90,06 đến 92.
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của khoáng vật olivin trong đá Harzburgit và Dunit
Số hiệu mẫu SiO2 (%) TiO2 (%) Al2O3 (%) FeO (%) MnO (%) MgO (%) NiO (%) Mg#*100 NN1 41.09 0.00 0.05 9.07 0.13 49.01 0.31 90.6 NN5 41.08 0.00 0.00 7.88 0.04 50.52 0.26 92 NN7 41.41 0.01 0.04 7.88 0.04 50.77 0.28 92 NN8 41.91 0.02 0.00 8.31 0.15 49.64 0.33 91.4 NN10 41.40 0.00 0.03 8.40 0.09 49.1 0.22 91.2 NN15 41.83 0.03 0.02 8.77 0.24 49.21 0.33 90.9 NN17 41.83 0.00 0.01 7.83 0.03 50.05 0.30 91.9 V0747 40.25 0.00 0.19 8.79 0.00 49.27 0.33 90.9 V07105 41.45 0.02 0.33 8.78 0.08 49.78 0.22 91 V07107 41.01 0.00 0.00 7.97 0.23 51.00 0.26 91.9 + Pyroxen thoi
Khoáng vật sót pyroxen thoi xuất hiện trong đá dạng hạt lớn, phần lớn chúng đã bị biến đổi do các dung dịch nhiệt dịch về sau. Một số phần pyroxen thoi còn bảo tồn khá tốt ở phần trung tâm. Phân tích thành phần nguyên tố chính của khoáng vật pyroxen thoi cho thấy hàm lượng Cr2O3thấp(0,42–0,77 %), Al2O3cũng thấp (2,31 – 2,75 %), TiO2 rất thấp (0,03– 0,05 %), hàm lượng MgO cao (33,95 – 35,01 %). Chỉ sốMg# (Mg/(Mg+Fe2+))*100 rất cao, từ91,6đến 93 (Bảng 3.2)
Bảng 3.2 Thành phần hóa học của khoáng vật pyroxen thoi trong đá Harzburgit
Số hiệu
mẫu Na2O K2O CaO SiO2 Al2O3 TiO2 FeO MgO MnO Cr2O3 Mg# NN05 0.01 0.00 0.93 55.64 2.61 0.03 5.24 34.36 0.15 0.67 93 NN10 0.00 0.00 0.75 55.81 2.75 0.05 5.60 34.21 0.14 0.52 91.6 V0747 0.00 0.00 1.02 55.74 2.66 0.04 5.47 33.95 0.15 0.77 91.7 V07105 0.00 0.00 0.36 55.12 2.65 0.04 4.60 34.00 0.16 0.61 92.1