CHƯƠNG 3 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
5.2. Quá trình tiến hóa biến chất
C, P =4,4-7,8 kbar [15]).
Tiến hóa biến chất của các đá biến chất nói chung và đá granulit nói riêng của
địa khối Kon Tum đã được nhiều nhà địa chất trong và ngoài nước nghiên cứu từ
lâu. Các nghiên cứu đều phân tích tổ hợp cộng sinh khoáng vật, sử dụng khoáng vật
tiêu biểu chỉ thị điều kiện biến chất và luận giải. Granat là khoáng vật nhạy cảm với
điều kiện P – T, có tính phân đới thành phần cấu tử từ tâm ra rìa. Kết quả nghiên cứu đã ghi nhận các đá biến chất nhiệt độ cao và siêu cao ở địa khối Kon Tum có đỉnh biến chất đạt nhiệt độ T = 1050oC tại áp suất P = 12 kbar, được đặc trưng bằng một quá trình giảm áp gần như đẳng nhiệt và theo sau nó là q trình giảm nhiệt gần như đẳng áp[23].Ngồi ra,cịn có tổ hợp khống vật cộng sinhgranat –cordierit– sillimanit –biotit–spinel bền vững trong trường nhiệt độ thấp hơn 750–850oC và 6,5 kbar [23]. Các cấu tạo symplectit mọc xen khác nhau trong đá granulit thể hiện tính
chất đa pha của q trình thành tạo symplectit trong lịch sử biến chất. Tài liệu tuổi
ra trong thời gian Permi–Trias, nằm trong khoảng 260–245 tr.n[27], cho thấy các thành tạo biến chất nhiệt độ siêu cao ở địa khối Kon Tum có đặc điểm tươngđồng cả về đặc điểm và thời gian biến chất với các thành tạo biến chất ở ranh giới vachạm
lục địa giữa hai lục địa Bắc và Nam Trung Hoa. Kết quả này cho phép giả địnhvề
khả năng địa khối Kon Tum chính là ranh giới va chạm giữa địa khu ĐôngDương với lục địa Nam Trung Hoa[8].
Để luận giải tiến hóa biến chất của các đá granulit khu vực KRoong,luận văn đã kết hợp phân tích tổ hợp cộng sinh khống vật với phân tích đặc điểm kiến trúc
điển hình và tiếp cận thông qua nghiên cứu thành phần khoáng vật nhạy cảm
(khoáng vật granat).
Granulit Grt – Cpx – Opx – Qtz (granulit hai pyroxen) tiêu biểu cho granulit maficnhiệtđộcao. Các granulit này cũng thể hiện những kiến trúc phản ứng được bảo tồn trong đá chỉ thị cho quá trình biến chất nhiệt độ cao. Những bao
thể Qtz trong các ban biến tinh Grt cho phép xác định các phản ứng khoáng vật
trong quá trình biến chất tiến triển trước khi đạt tớiđỉnh biến chất ở điều kiện
nhiệt độ cao với tổ hợp khoáng vật cộng sinh Grt – Cpx – Opx – Qtz.
Ban đầu Grt, Cpx và Qtz bền vững ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, sau đó
trong quá trình trồi lộ, áp suất giảm nhanh và nhiệt độ giảm từ từ (gần như đẳng nhiệt
trong 1 khoảng thời gian). Tổ hợp Grt và Qtz phân rã thành Opx và Pl theo phản ứng
Grt + Qtz Opx + Pl hoặc Grt + Cpx + Qtz Opx + Pl, hình thành kiến trúc
symplectit Opx + Pl bao quanh tinh thể Grt (hình 5.3 a,b,c,d,e,f). Symplectit này có thể coi là sản phẩm của phản ứng giữa Grt và Qtz. Trong điều kiện nhiệt độ và áp
suất tiếp tục giảm xuống, Cpx và Opx phân rã tạo thành Am tạo nên các riềm
symplectit quanh Grt (hình 5.3 a,b). Đi kèm với q trình đó là hiện tượng Pl bị
Hình 5.3: Ảnh lát mỏng thạch học granulit mafic tại KRoong dưới nicol + (a,c,e) và nicol – (b,d,f)
Do sự phân lớp về trầm tích ban đầu nên dẫn đến sự phân đới về thành phần trong các đá biến chất. Chính vì vậy, mặc dù trong cùng điều kiện nhưng vẫn bắt
gặp các tổ hợp khoáng vật biến chất tướng granulit tồn tại cùng với các tổ hợp
mặt rất nhiều phần đá sáng màu có chứa granat đồng phiến xen lẫn phần đá sẫm
màu. Quá trình nóng chảy, gia tăng nhiệt độ liên quan đến các phản ứng tịnh tiến
làm biến mất hoàn toàn muscovit đánh dấu sự chuyển đổi điều kiện biến chất từ
phần sâu của tướng amphibolit sang tướng granulit theo phản ứng Ms ± Ab ± Qtz Sil + Kfs + H2O hoặc liq[15].
Hình 5.4: Ảnh lát mỏng thạch học granulit pelit tại KRoong dưới nicol + (a,c,e) và
Gneis granat – cordierit – sillimanit – biotit ± spinel tiêu biểu cho đá granulit pelit biến chất ở nhiệt độ bình thường ở tướng granulit. Cộng sinh Grt – Opx – Sil – Qtz (hình 5.4 e, f) được xem như tổ hợp tại điều kiện biến chất nhiệt độ cao, có thể là đỉnh điểm của quá trình biến chất trước khi bị biến chất giật lùi xuống tướng thấp hơn (amphibolit). Tổ hợp này có thể bền vững trong trường nhiệt độ T = 1000 – 10500C và áp suất cũng cao hơn các tổ hợp cộng sinh khác P = 11 – 12 kbar [23]. Tập hợp khoáng vật Spl và Crd tạo nên các riềm và các vành phản ứng bao quanh
các ban biến tinh Grt, chứng tỏ các phản ứng phá huỷ Grt đã xảy ra sau khi quá trình biến chất đã đạtđến cựcđiểm (hình 5.4 a, b). Tổ hợp Grt - Sil đi với Spl và
Crd cho thấy các phản ứng phá huỷ khoáng vật xảy ra trong quá trình giảm áp.Phản ứng Grt + Qtz Opx + Crd được xem như thành tạo symplectit chủ yếu trong quá
trình giảm áp gần như đẳng nhiệt (hình 5.4 c, d, e, f).Theo sau quá trình trên là quá trình giảm áp đi kèm với giảm nhiệt từ từ khiến Pl và Sil bị xericit hóa, đơi khi bắt gặp Pl và Sil trên nền xericit.Crd cũng bị pinit hóa mạnh, đơi khi bị pinit hóa hồn tồn khó xác định.
Nghiên cứu thành phần các cấu tử granat từ tâm ra rìa cũng đưa ra nhiều thơng tin quan trọng giúp cho việc luận giải tiến hóa biến chất của đá biến chất nói chung và đặc biệt là các đá granulit. Qua biểu đồ thành phần granat từ tâm ra rìa (hình 5.5) cho thấy, granat phân dị rất mạnh về thành phần, đặc biệt là mẫu VN 363, trong đó XMg và XFe phân dị mạnh từ tâm ra rìa, và quá trình này chỉ diễn ra ở phần rìa của
khống vật. Ngược lại với XCa và XMn có mức độ phân dị ít hơn (gần như khơng
Hình 5.5: Biểu đồ thành phần granat theo tuyến cắt qua granat trong đá granulit pelit (mẫu VN362 và VN363)[27]
Như đã trình bày ở phần trên (chương 4) thì các khống vật granat thuộc loại
giàu cấu tử almandin (giàu Fe), trên biểu đồ (hình 5.5)XMg tăng và XFe giảm (biến
thiên ngược nhau), cho thấy thành phần pyrop ở tâm cao hơn ở rìa, điều này phần
nào nói lên tại phần nhân ghi nhận giá trị áp suất cao hơn phần rìa. Ngược lại thành
phần almandin tăng lên từ tâm ra rìa, có thể nhận định q trình kết tinh đi theo
chiều nhiệt độ tăng. Xu thế này đặc trưng cho tiến hóa giảm áp tăng nhiệt trong q
trình tăng trưởng của Grt (tiến hóa thuận). Như vậy, về tổng thể tiến hóa biến chất
sẽ đi theo chiều giảm áp và tăng nhiệt hoàn toàn phù hợp với kết quả phân tích thành phần tổ hợp cộng sinh khoáng vật cũng như kiến trúc đặc trưng cho các phản
ứng. Xét mơ hình biến chất theo Martignole và S. Nantel năm 1982 (hình 5.6), trên hai mẫu đặc trưng cho granulit pelit khu vực KRoong, đường biến thiên được thể hiện bằng mũi tên phát triển từ tâm ra rìa khống vật. Chiều mũi tên có hướng đi
xuống và hơi lệch về bên trái, thuộc trường phân bố nằm giữa 2 quá trình nguội
lạnh giảm áp (2) và giảm áp đẳng nhiệt (3). Kết quả này có được do ảnh hưởng của sự gia tăng nhiệt độ trong quá trình giảm áp. Ở giai đoạn đầu, quá trình giảm áp gần như đẳng nhiệt được thể hiện qua các điểm phân tích ở phần nhân Grt có xu hướng
gần như nằm ngang theo q trình (3), có thể quan sát rõ ở mẫu VN362. Ở giai đoạn cuối, chúng lại liên quan chặt chẽ với quá trình nguội lạnh giảm áp được thể hiện qua các điểm phân tích ở phần rìa Grt có xu hướng gần như thẳng đứng theo q trình (2).
Hình 5.6:Biểu đồ tương quan giữa xu hướng biến đổi thành phần granat và chiều biến thiên theo nhiệt độ và áp suất tương ứng với su thế biến thiên về thành phần
của granat trong đá granulit pelit khu vực KRoong[27].
Như vậy, theo hợp phần cấu tử Grt và mơ hình biến chất của Martignole và S. Nantel năm 1982, cho ta ba quá trình biến chất chồng lên nhau. Ban đầu là quá trình giảm áp tăng nhiệt được lý giải bằng sự giảm thành phần cấu tử pyrop và tăng thành
phần almandin. Tiếp theo đó là q trình giảm áp gần như đẳng nhiệt và cuối cùng
là nguội lạnh giảm áp như xét mơ hình trên.
Hình 5.7: Sơ đồ tiến hóa biến chất của các đá granulit khu vực KRoong
Ghi chú: Đường màu xanh lá biểu thị cho quá trình tiến hóa biến chất của đá
Gneis Grt – Sil – Crd – Bt; Đường màu đỏ biểu thị cho q trình tiến hóa biến chất
Trên cơ sở tổ hợp cộng sinh khoáng vật, nhiệt – áp kế địa chấtvà sự biến thiên
hợp phần các cấu tử của granatcho ta cái nhìn tổng quan về q trình tiến hóa biến chất của các đá granulit khu vực K Roong và được sơ đồ hóa trên hình 5.7.Đường
màu xanh lá chỉ thị cho đá gneis Grt – Sil – Crd – Bt biến chất ở nhiệt độ thông
thường của tướng granulit. Đường màu đỏ biểu diễn cho đá gneis Grt – Cpx – Opx
– Qtz và gneis Grt – Opx – Sil – Qtz biến chất ở nhiệt độ cao của tướng granulit. Ta có thể thấy Pmax và Tmax không xảy ra cùng thời điểm, trong đường P – T – t theo chiều kim đồng hồ thì Pmax xuất hiện sớm hơn Tmax. Nhưng Tmax sẽ đại diện cho mức độ biến chất cao mà tại đó sự cân bằng hóa học là đóng băng và tổ hợp khống
vật cộng sinh được phát triển. Mức độ biến chất sẽ dựa vào nhiệt độ và áp suất tại
thời điểm Tmax,vì trình độ biến chất được xác định thơng qua tham chiếu tổ hợp khống vật cân bằng.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Từ những kết quả nghiên cứu trên có thể kết luận như sau:
1.1. Các thành tạo biến chất khu vực tướng granulit vùng KRoong bao gồm: - Granulit mafic (gneis hai pyroxen) với tổ hợp khống vật chính:
Clinopyroxen – orthopyroxen – plagioclaz – thạch anh – granat – biotit với kiến trúc symplectit điển hình cho điều kiện P – T thành tạo ở nhiệt độ và áp suất cao của tướng granulit.
- Granulit pelit với tổ hợp khống vật chính: Thạch anh – plagioclaz – K/feldspar – granat – orthopyroxen – sillimanit – cordierit – spinel – biotit, có kiến trúc hạt – sợi – vảy biến tinh với những hạt granat khá lớn,
tha hình đến tự hình và sillimanit dạng kim que phân bố tập trung.
1.2. Kết quả tính tốn P – T cho tổ hợp cộng sinh Grt – Sil – Crd – Bt vùng nghiên cứu là T = 640 – 8300C và áp suất P = 5,2 – 7,1 kbar, phù hợp với
nghiên cứu của Osanai (2005). Cịn các tổ hợp khống vật cộng sinh Grt – Opx – Sil – Qtz và Grt – Cpx – Opx – Qtz đại diện cho granulit vùng
nghiên cứu bền vững trong điều kiện nhiệt độ siêu cao tại đỉnh của q
trình tiến hóa biến chất (T = 1000 – 10500
1.3. Q trình tiến hóa biến chất của cả hai loại granulit nhiệt độ cao và
granulit bình thường được biểu diễn theo chiều kim đồng hồ (hình 5.7). Các đá granulit đã trải qua q trình tiến hóa khá phức tạp. Q trình biến
chất các đá đã trải qua nhiều pha, nhiều giai đoạn từ điều kiện đỉnh của
tiến trình biến chất xuống điều kiện thấp hơn trước khi tiến hóa theo kiểu giật lùi về tướng amphibolit.
2. Kiến nghị
- Ngoài những kết quả thu được về đặc điểm phân bố, đặc điểm thành phần vật chất, điều kiện cũng như tiến hóa biến chất của các đá granulit khu vực KRoong,
luận văn cịn phát hiện đá có thành phần mafic giàu spinel và corindon chứa khoáng
vật hiếm saphirin dạng tảng lăn. Theo thống kê chưa đầy đủ trên thế giới, loại đá này mới chỉ được xét vào các đá giàu Al – Mg biến chất ở tướng granulit nhiệt độ siêu cao nhưng chưa rõ có nguồn gốc từ đá magma hay đá trầm tích?
- Trong khu vực cũng bắt gặp tổ hợp đá hoa chứa pyroxen được gọi là calciphyr, nhưng vẫn cịn có những ý kiến tranh luận về điều kiện thành tạo của nó,
có phải là một loại đá biến chất cao (granulit vơi ?).
Do đó, cần có những nghiên cứu chi tiết về vấn đề này để góp phần làm sáng tỏ hơn về đặc điểm biến chất và cơ chế địa động lực trong khu vực cũng như toàn địa khối Kon Tum.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Xuân Bao, Trịnh Văn Long và nnk (2000), Kiến tạo và sinh khoáng miền nam Việt Nam, Liên đoàn Bản đồ Địa chất miền Nam, Thành phố Hồ Chí
Minh.
2. Phạm Bình và nnk (1997), Nghiên cứu các đá siêu mafic kiềm, xác định tiền đề và dấu hiệu tìm kiếm kim cương ở Tây Nguyên, Viện nghiên cứu Địa chất
và Khoáng sản, Hà Nội.
3. Http://www.gialai.radiovietnam.vn
4. Nguyễn Thị Huyền (2010), Thành phần granat, biotit và mối liên hệ với tiến
hóa biến chất đá gneis khu vực Tân Hương,Luận văn Thạc sĩ Địa chất, Trường
Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội.
5. Vũ Khúc, Bùi Phú Mỹ (chủ biên) (1989), Địa chất Việt Nam, tập I: Địa tầng,
Cục Địa chất Việt Nam, Hà Nội.
6. Trần Ngọc Nam, Osanai Y., Nakano N., Hoàng Hoa Thám (2004), Hoạt động biến chất siêu cao Permi-Trias: Va chạm lục địa ở địa khối Kon Tum, Tạp chí
Địa chất, loạt A, số 285, tr.1-8.
7. Trần Ngọc Nam, Osanai Y., Owada M., Nakano N., Hoàng Hoa Thám (2005),
Một số đặc điểm thạch học và lịch sử biến chất của cá granulit nhiệt độ siêu cao ở địa khối Kon Tum, đề tài Khoa học NCCB mã số 710402 của Hội đồng
Khoa học Tự nhiên.
8. Trần Ngọc Nam, Yasuhito Osanai, Nobuhiko Nakano (2005), Hoạt động biến
chất áp suất cao ở địa khối Kon Tum và ý nghĩa địa động lực, Tuyển tập báo
cáo Hội nghị khoa học kỷ niệm 60 năm ngành Địa chất Việt Nam, tr. 133-139. 9. Bùi Minh Tâm và nnk (2010), Hoạt động magma Việt Nam, Viện Khoa học
Địa chất và Khoáng sản, Hà Nội.
10. Hoàng Hoa Thám (2004), Bước đầu nghiên cứu thạch luận các đá biến chất
Trường Đại học Khoa học Huế.
11. Tống Duy Thanh, Vũ Khúc (2005), Các phân vị địa tầng Việt Nam, NXB Đại
học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội.
12. Phan Trường Thị (2005), Thạch học các đá biến chất, NXB Đại học Quốc
Gia, Hà nội.
13. Đặng Trung Thuận (1999), Địa hóa nguyên tố, NXB Đại học Quốc Gia, Hà
nội.
14. Nguyễn Thị Thủy (2008), Thạch luận các đá biến chất hệ tầng Khâm Đức và
ý nghĩa địa động lực, Luận văn Thạc sỹ. Đại học Khoa học, Đại học Huế.
15. Vũ Văn Tích (2006),Tiến hố biến chất của granulit phức hệ Kan Nack và
quá trình tạo núi Indosini, Tạp chí Các khoa học về Trái đất, số 28(2), tr 241-
252.
16. Vũ Văn Tích, Nguyễn Thị Thủy (2006), Charnockit nhiệt độ siêu cao ở địa
khối Kon Tum và ý nghĩa địa động lực trong quá trình tạo núi Indosini, Tạp chí địa chất, loạt A, số 296, tr.8-15.
17. Trần Tính và nnk (1997), Bản đồ Địa chất và Khoáng sản Việt Nam tỷ lệ
1:200.000 và các thuyết minh, tờ Măng đen – Bồng Sơn,Cục Địa chất Việt
Nam.
18. Trần Văn Trị, Vũ Khúc và nnk (2009), Địa chất và tài nguyên Việt Nam, Cục
Địa chất và Khoáng sản Việt Nam, Hà Nội.
Tiếng Anh
19. Frank S.Spear (1993), Metamorphic phase equilibria and pressure-
Temperature-Time paths, Printed by book Crafter. Inc., Chelsea, Michigan,
U.S.A.
20. Lepvrier C., Maluski H, Vu Van Tich, Leyreloup A., Phan Truong Thi and Nguyen Van Vuong (2004), The Early Triassic Indochinian orogeny in
Vietnam (Truong Son belt and Kontum massif): implications for the geodynamic evolution of Indochina”, Tectonophysics, Volumn 393, p.87-118.
Binh, Tsunogae T., Kagami H. (2007), Geologic and metamorphic evolution
of the basement complexes in the Kontum Massif, central Vietnam, Gondwana
Research, Volumn 10, in press.
22. Osanai Y., Nakano N., Owada M., Tran Ngoc Nam, Toyoshima T., Tsunogae