Các khoáng vật olivin trong các thể harzburgit ở đây đặc trưng bằng chỉ số Fo cao đến rất cao, điều này cho thấy chúng khác biệt với kiểu peridotit được hình thànhở đới sống Núi giữa đại dương (MOR) (thường có chỉsốFo<92) [23, 47]. Số liệu này cũng phù hợp với chỉ số Cr# cao (0,5-0,75) trong khoáng vật chromspinel, phù hợp với kiểu chromspinel trong tổhợp harzburgit manti trư ớc cung (Hình 4a).
Trên sơ đồquan hệchỉsốFo (olivin) và Cr# (cromspinel) tất cảnhững sốliệu trong nghiên cứu này đều rơi vào trường trước cung và khác biệt hẳn so với trường MOR (Hinh 4.6 b) [23, 27, 30]. Trên biểu đồ chân nhện chondrite-normalized cũng cho thấy chúng có thành phần phân bố tương tựvới kiểu harzburgit ở đới trước cung khu vực Izu–Bonin–Mariana (Nhật Bản) [30] và Nam Atlantic [38].
Tính toán mức độ nóng chảy nguồn manti của các đá peridotit thu ộc manti bằng phương pháp khoáng v ật đơn chromspinel, c ặp khoáng vật cộng sinh chromspinel – olivin cũng như trên cơ sở đường phân bố nguyên tố hiếm nặng (HREE) cho kết quả tương tự nhau. Các số liệu tính toán này cho thấy các đá peridotit khu vực Núi Nưa là những thể manti đã bị nghèo hóa mạnh mẽ, nguồn manti của chúng đã trải qua quá trình nóng chảy từng phần rất cao (20– hơn 40%).
Các nghiên cứu trước đây trong các đá harzburgit manti trên th ế giới cho thấy: Nóng chảyởmanti nguồn MOR thường xảy raởmức độ10-25%, tuỳ vào tốc độ tách giãn của đới sống Núi. Nóng chảy ở đới trước cung thường phổbiến trong khoảng 15 đến trên 40%, với đặc trưng tiến hóa giai đoạn sớm của đới hút chìm. Đới sau cung thường đặc trưng nóng chảy từthấp (tương đương với sống Núi giữa đại dương) đến cao (tương đương với phần nóng chảy trung bình của đới trước cung) [23, 27, 38].
So sánh mức độnóng chảy của các đá peridotit Núi Nưa và các loại peridotit trên thếgiới trong các môi trường kiến tạo khác nhau cho thấy các đá trong khu vực nghiên cứu hoàn toàn phù hợp với kiểu peridotit có mức độ nóng chảy trong môi trường trước cung.
Ở đới trước cung, magma và peridotit được hình thành trong giai đoạn sớm của quá trình hình thành đới hút chìm khi mảng đại dương chúi xuống phần manti. Khi đó phần tiếp xúc với mảng trên tạo nên đới căng giãn gây ra nóng chảy manti, giai đoạn này nguồn manti nóng chảy yếu, tương đương với mức nóng chảy ở đới tách giãn. Khi mảng đại dương tiếp tục đi xuống đồng thời với tăng nhiệt độvà áp suất các chất bốc từ khoáng vật chứa nước phần vỏ như amphibon, sepentin… và
một phần vật chất trầm tích sẽbị thoát nước ra ngoài tạo nên các dòng nhiệt dịch đi vào phần manti trên.
Khi chất nhiệt dịch này đi vào làm tăng lên quá trình nóng chảy từng phần ở nguồn manti thành tạo nên các tổ hợp các đá peridotit trư ớc cung như dunit, harzburgit chiếm ưu thế và các thểmagma boninit, gabbro/ba zan kiểu lai đại dương – cung đảo (MORB/arc-like) [42]. Quá trình địa chất này tiếp diễn trong một thời kỳ để thành tạo nên các kiểu vỏ đại dương nguồn gốc trước cung. Khi mảng hút chìm đi xuống đến một độ sâu nhất định, quá trình cuốn ngược của mảng hút chìm xảy ra (rolling back) tạo nên trường ép nén ở đới trước cung, lúc này magma đ ới trước cung không còn hình thành và chuyển sang quá trình hình thành magma ở đới cung và có thểcó cả ở đới sau cung.
Các kết quả trong nghiên cứu này cho thấy peridotit Núi Nưa được hình thành ở đới trước cung, thuộc giai đoạn sớm của quá trình hút chìm giữa địa khối Đông Dương và Nam Trung Hoa. Tu ổi của những thể peridotit trong khu vực này cho phép luận giải tuổi của giai đoạn bắt đầu của quá trình hút chìm giữa địa khối Nam Trung Hoa và Đông Dương. Phạm Trung Hiếu và nnk (2013) [5]đã xác định tuổi của các đai diaba nằm trong các thể peridotit ở khu vực Núi Nưa (470 Tr.n), phản ánh các peridotit này hình thành khoảng 470 tr.n hoặc trướcđó.
Tuy nhiên, cần có nghiên cứu chi tiết hơn về môi trường kiến tạo của các thể diaba này nhằm xem xét chúng có thuộc tổhợp ophiolit hay không đ ể có kết luận rõ ràng về thời gian bắt đầu hút chìm hoặc thời gian va chạm giữa hai khối thạch quyển Đông Dương và Nam Trung Hoa.
Chương5
ĐẶC ĐIỂM QUẶNG HOÁ CROMIT NÚINƯA 5.1 Mối liên quan giữa quặng hóa với magma
Theo lý thuyết vềkiến tạo mảng, liên quan với các thành tạo magma mafic - siêu mafic ophiolit có các kiểu mỏ: sulfur kim loại (chủ yếu là Cu, Ni, Co, Fe), chromit,…. Ví dụ cho các mỏ liên quan trên thế giới: mỏ sulfur dạng khối trong ophiolit vùng Troodos (Đ ảo Síp) bao gồm chủyếu là các sulfur Cu, Ni, Co, Fe; mỏ sulfur dạng khối trong ophiolit Seimail (Oman),…; m ỏ cromit thuộc ophiolit vùng Zhop Valley (Pakistan), mỏchromit Selukwe (Zimbabue),…... Ngoài ra, đi kèm v ới chúng còn có các loại hình khoáng sản khác như: vàng, platin, nhóm khoáng s ản đá quý như nephrit,…. (Simonov V.A, 1993 [43])
Việc nghiên cứu vịtrí kiến tạo của các thểmagma trên vỏ Trái đất liên quan đến tiềm năng khoáng sản là vấn đề được nhiều nhà khoa học, kinh tếcũng như xã hội quan tâm. Một trong những khoáng sản kim loại liên quan đến tổ hợp ophiolit đó là cromit.
Như đã trình bày ở các phần trước, tổ hợp ophiolit gồm hai phần chính: Phần thạch quyển đại dương và đá bản địaPhần thạch quyển đại dương gồm haithành phần cơ bản: Vỏ và manti trên cùng (Hình 5.2). Trong đó phần manti được coi là phần bị làm nghèo trong quá trình nóng chảy từng phần (môi trường MOR hoặc SSZ). Tùy vào mức độ nóng chảy đã trải qua mà các đá của phần manti này có sự chiếm đa số của lherzolit, harzburgit hay dunit.
Thông thường, các đá phần manti khu vực trước cung đã trải qua quá trình nóng chảy mạnh mẽ có sự tác động của các dòng dưới sâu sẽ có khả năng tạo nên một số lượng lớn dunit và harzburgit. Theo Arai (1994) [23] dunit trong tổ hợp manti ophiolit trước cung được hình thành và tập trung nhiều ở phần ranh giới chuyển tiếp giữa manti và vỏ (lớp Moho) (Hình 5.1).
Dunit trong peridotit trước cung có sự tập trung cao các khoáng vật cromit và có khả năng tạo mỏ như mỏ cromit trong ophioliticgiant chromite (Kazakhstan) Luobusha ophiolit (Trung Quốc)… Đặc biệt trong quá trình nóng chảy, vật liệu tập trung ở phần Moho cũng có thể tạo nên các mạch quặng cromit với hàm lượng cromit có thể lên đến 90% và tạo nên một loại hình mỏ cromit nội sinh có tiềm năng kinh tế cao (Arai, 1994 [23]).
Hình 5.1 Cột địa tầng thể hiện các vị trí kiến tạo khác nhau trong tổ hợp ophiolit, các đới với thành phần và cấu tạo khác nhau được thể hiện (TheoPearce và nnk., 2000 [38]).
5.2 Đặc điểm quặng hoá Cromit Núi N ưa
CromitởViệt Nam hiện nay đang được khai thác và có giá trịkinh tếtại khu vực NúiNưa, Thanh Hóa. Tại đây tồn tại rất nhiều thân quặng gốc cũng như các mỏ sa khoáng. Việc nghiên cứu sự tồn tại của khoáng sản cromit liên quan đến vị trí kiến tạo trong tổhợp ophiolit là rất quan trọng, làm tiền đề dự báo khoáng sản liên quan trong khu vực. Từ kết quả phân tích hóa của các đá siêu mafic phức hệ Núi Nưa vùng Cổ Định (bảng 3.6), tính toán và đưa lên bi ểu đồ dự báo tiềm năng sinh quặng của các đá siêu mafic (theo V.Bogatrev và E.X. Oxborn) được thể hiện trên các hình dưới đây (hình 5.2 a-b-c-d-e):
c d
Hình 5.2 a-b-c-d-e. Biểu đồ dự báo
tiềm năng sinh quặng của các đá
siêu mafic NúiNưa
(V.Bogatrev và E.X. Oxborn)
Qua biểu đồ dự báo tiềm năng sinh quặng theo V.Bogatrev và E.X. Oxborn cho thấy các giá trị đều rơi vào trường có tiềm năng sinh quặng cromit v à niken. Các đá harzburgit rất có tiềm năng sinh quặng cromit. Từ những kết quả nghiên cứu trên của một số khối siêu mafic phức hệ Núi Nưa, có thể khẳng định rằng các đá siêu mafic này là những đá có tiềm năng sinh khoáng trong đó chủ yếu là cromit.
Đối với kiểu khoáng cromit, thậm chí l à đối với Ni, Au thì về tiền đề magma: các thành tạo xâm nhập mafic -siêu mafic đóng vai trò quan trọng nhất trong việc cung cấp nguồn vật chất tạo quặng, đồng thời chúng cũng l à môi trường chứa quặng.
5.2.1Đặc điểm phân bố quặng Cromit khu vực Núi N ưa
Ở khu vực Núi Nưa, quặng cromit gồm hai loại nguồn gốc: quặng gốc và quặng sa khoáng; trong đó quặng sa khoáng đang được khai thác. Trong phạm vi của luận vănchỉ tập trung tìm hiểu về quặng cromit gốc:
Theo các tài liệu nghiên cứu trước đây[10], quặng cromit gốc trong khu vực nghiên cứu tập trung chủ yếu trong đá dunit, trong vùng đã xác định được 3 dải quặng gồm các thân quặng đặc sít dạng thấu kính v à các đới quặng xâm tán cromit.
- Dải quặng I: Dải quặng nằm ở độ cao khoảng 80 đến 120m tr ên sườn phía đông Núi Nưa, trùng với dải đá dunit dưới cùng của vùng, chúng bị địa hình phân cắt thành nhiều đoạn. Dải quặng kéo dài khoảng 7 km theo phương tây bắc – đông nam từ Tinh Mễ đến suối Mỹ Cái. Trong dải quặng bắt gặp các điểm lộ cả quặng gốc và quặng lăn. Quặng có cấu tạo đặc sít và xâm tán. Quặng xâm tán thường có dạng dải với hàm lượng cromit từ 5 –15% . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Dải quặng II: Nằm ở độ cao 40 đến 200 m tr ên sườn đông Núi Nưa, trùng với dải đá dunit thứ 2 của vùng. Dải quặng này kéo dài khoảng 7 – 8 km theo phương tây bắc – đông nam, song song v ới dải quặng I. Trên dải này phát hiện được các điểm lộ cả quặnggốc và quặng lăn dạng đặc sít và xâm tán.
- Dải quặng III: Phân bố ở độ cao 100 đến 150 m trên sườn tây Núi Nưa. Dải quặng này kéo dài khoảng 6 km theo phương đông bắc –tây nam. Quặng nằm trong dải đá dunit dạng thấu kính ở phía bắc và đông bắc thung lũngchứa quặng sa khoáng Mậu Lâm.
Trong các dải quặng nêu trên, các thân quặng đều nằm trong các khe nứt kiến tạo và các đới dập vỡ, vò nhàu của đá.
5.1.2.Đặc điểm thành phần khoáng vật, cấu tạo, kiến trúc quặng
- Thành phần khoáng vật:
Các kết quả nghiên cứu thành phần hoá học của khoáng vật quặng cromit khu vực Núi Nưa cho thấy hàm lượng Cr2O3 từ 54,51 đến 58,15%. Hàm lượng Niken trong quặng rất nhỏ, khoảng dưới 0,15%.
Kết quả nghiên cứu 3 mẫu sa khoáng ở khu vực Mậu Lâm, Văn S ơn, Tân Ninh, quan sát chúng dưới kính trọng sa, kính khoáng t ướng cho thấy các hạt cromit trong các mỏ sa khoáng chủ yếu dạng hạt nhỏ, góc cạnh, hình dáng tương đồng với cromit trong các dunit khu vực gần đó (Hình 5.3).
-Đặc điểm cấu tạo, kiến trúc quặng
Quặng cromit gốc trong diện tích nghiên cứu có hai loại là quặng đặc sít và quặngxâm tán.
Quặng đặc sít: thành phần chủ yếu là cromit (chiếm đến 70 –90 %), quặng có cấu tạo dạng khối đồng nhất, kiến trúc cà nát. Loại quặng này thường tập trung
Hình 5.3 Mẫu Cromit mài láng khu vựcNúiNưa.
1. Cromit Mậu Lâm 2. Cromit Văn Sơn 3. Cromit Tân Ninh
dạng ổ, đốm hay thấu kính nhỏnằm trong đá dunit bị serpentin hóa.
Quặng xâm tán: Ở loại quặng này, các hạt khoáng vật cromit dạng đẳng thước hoặc dạng đốm nhỏ có kích thước 1- 2mm hoặc hơn phân bố xâm tán trong đá dunit bị serpentin hóa thành các dải mỏng. Quặng có kiến trúc hạt tự hình hoặc tha hình, đôi chỗ gặp kiến trúc cà nát.
Hiện chưa tìm thấy các tích tụ quặng gốc cromit có giá trị công nghiệp trong khu vựcNúiNưa.
KẾT LUẬN
Từ các kết quả nghiên cứu chi tiết đặc điểm thạch -địa hoá các đá siêu mafic Núi Nưa, thuộc tổ hợp ophiolit đới khâuSông Mã nêu trên cho phép rút ra các kết luận sau:
+ Đá siêu mafic khối Núi Nưa có thành phần thạch học chủ yếu là harzburgit, dunit và pyroxenit.
+ Các đá harzburgit là những thể peridotit thuộc hợp phần manti của th ạch quyển đại dươngnghèo kiềm,nghèo các nguyên tố hiếm và nguyên tố vết.
+ Các đá dunit được làm giàu từ quá trình nóng chảy từng phần của manti. Chúng có thể thuộc tổ hợp moho trong thạch quyển đại dương.
+ Đá siêu mafic Núi Nưa là những di sót của thạch quyển đại dương, thuộc những hợp phần trong tổ hợp ophiolit dọc đới khâu Sông Mã. Chúng là những thể ophiolit thuộc phần trước cung (forearc).
+ Các đá siêu mafic Núi Nưa có tiềm năng sinh quặng khoáng cromit cao, đặc biệt ở với sự tập trung chủ yếu là dunit moho là tiền đề quan trọng để hình thành các mỏ khoáng cromit gốc và sa khoáng.
TÀI LIỆU THAM KHẢO * Tài liệu tiếng Việt
1. Lê Duy Bách và nnk, 1994. Bản đồ địa chất Việt Nam, tỷ lệ 1: 200 000. Nhà Xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
2.Lê Duy Bách, Đặng Trần Quân, 1995.Thuyết minh bản đồ địa chất và khoáng sản tỷ lệ 1:200.000 nhóm tờ Thanh Hoá (E –48–IV).
3. Lê Duy Bách và nnk (1982), O phiolit Sông Mã, Tạp chí Các khoa
học về Trái đất, (4), tr. 97 -106.
4. Nguyễn Văn Chiển v ạch học” 1999 Nhà xuất bản Giao thông Vận tải, Hà nội.
5. Phạm Trung Hiếu; Lê Tiến Dũng; La Mai S ơn; Ngô Xuân Thành (g ửi tạp chí). 470 triệu năm gabro - diaba khu vựcNúi Nưa đới cấu trúc Sông Mã và ý nghĩa kiến tạo. Tạp chí Địa chất.
6. Vũ Khúc và nnk (2000), Sách tra cứu các phân vị địa chất, Cục Địa chất và khoáng sản, Hà nội. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
7. Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao,(1988). Địa chất Việt Nam tập 1,Địa tầng.
8. Trần Đức Lương, Nguyễn Xuân Bao, (1988). Địa chất Việt Nam tập 1,
Magma xâm nhập.
9. Nakano, N., Osanai, Y., Nguyễn Thị Minh, Miyamoto, T., Owada, M., Trần Ngọc Nam 2006. Phát hiện eclogit v à các đá áp suất cao ở đới khâu Sông Mã, Bắc Việt Nam. Tạp chí Địa chất, 296(9-10)
10. Bùi Ấn Niên, 2008. Đặc điểm khoáng vật học của cromspinel trong các thành tạo siêu mafic khối Núi Nưa (Đới Sông Mã). Tạp chí Các khoa học về trái đất. T 30 (3), 199 –209.
11. Ngô Thị Phượng, Trần Trọng Hòa, Hoàng Hữu Thành, Trần Tuấn Anh, 1999.Các đặc điểm thạch địa hóa của các đá magma PZ đới Sông Mã, TBVN, TC
Các Khoa học về Trái Đất, số 21/1, trang 51-56.
12. Nguyễn Văn Phổ, (2002) Địa hoá học, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. 13. Bùi Minh Tâm (chủ biên), 2010. Hoạt động magma Việt Nam. Viện Khoa học Địa chất và Khoáng sản.
Đặc điểm khoáng vật các đá peridotit khối Núi Nưa – Thanh Hóa. Tuyển tập báo cáo Hội nghị khoa học Địa chất. Hà Nội. Số 0, 201 –207.
15. Ngô Xuân Thành, Mai Trọng Tú (2013). Những kết quả nghiên cứu mới về thành phần khoáng vật của các khối serpentinit thuộc đới khâu Sông Mã trong vùng Sơn La: Kiểu ophiolit không thuộc vỏ đại d ương thực thụ. Tạp chí Địa chất, loạt A, số 334, 3-4./2013, tr.. 1-12
16. Ngô Duy Thắng và nnk, 1999.Thành phần vật chất của tổ hợp magma ophiolit vùng Sông Mã. Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Quyển III: 134-156.
17. Đào Đình Thục, 2011. Sử dụng tài liệu địa hóa trong nghiên cứu thạch luận.Cục Địa chất và Khoáng sản Việt Nam.
18. Đào Đình Thục và Huỳnh Trung (đồng chủ bi ên), 1995. Địa chất Việt Nam. Tập II. Magma. Cục Địa chất Việt Nam, Hà Nội, 359 tr.
19. Trần Văn Tri, 1977. Địa chất miền Bắc Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 354 trang.
20. Trần Văn Trị-chủ biên (1999), Tài nguyên khoáng sản Việt Nam, Khoáng
sản kim loại, tập II, Viện Nghiên cứu Địa chất và khoáng sản, Hà Nội.
21. Trần Văn Trị, Vũ Khúc (chủ bi ên), 2009. Địa chất và Tài nguyên Việt Nam. Nhà xuất bản Khoa học Tự nhiên và Công nghệ, 590 tr.
22. Nguyễn Văn Vượng, Mai Hồng Chương, Tạ Trọng Thắng (2006), Tuổi đồng vị phóng xạ và tiến hoá nhiệt kiến tạo các đá ophiolit đới biến dạng Sông Mã,
Tạp chí Các khoa học về Trái đất, 28(2), tr.165-173.
* Tài liệu tiếng Anh
23. Arai, S., 1994. Characterization of spinel peridotits by olivin–spinel