Chương 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ HỆ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở lý thuyết
2.1.3 Tổ hợp các nguyên tố hóa học
Khi nghiên cứu tính chun hóa địa hóa của một phức hệ địa chất, tổ hợp các nguyên tố đi kèm là một trong những đặc điểm quan trọng trong việc định hướng
tìm kiếm, giúp cho việc nhận dạng các kiểu chuyên hóa; sự có mặt của nguyên tố này có thể là chỉ thị cho sự có mặt của những nguyên tố khác và ngược lại.
Tổ hợp các nguyên tố hóa học là một tổng thể được xác định bởi sự gần gũi về các thông số địa hóa, sự xuất hiện của nó được quyết định bởi những quá trình di
32
chuyển của các nguyên tố hóa học. Khái niệm về tổ hợp các nguyên tố rộng hơn khái niệm về cộng sinh nguyên tố, như vậy trong những điều kiện di chuyển khác
nhau sẽ có các tổ hợp nguyên tố hóa học khác nhau.
Trong trường địa hóa, các nguyên tố hóa học thường tồn tại trong những tổ hợp nhất định do quá trình nội sinh, ngoại sinh và biến chất tạo nên. Dạng tồn tại
của chúng trong các trường địa hóa bình thường và dị thường có thể là dạng khoáng vật hoặc phi khoáng vật. Trong các trường địa hóa bình thường, tổ hợp các ngun tố có thể tồn tại dưới dạng các khống vật độc lập, đó là các khống vật tạo đá, các khoáng vật thứ yếu và khoáng vật phụ. Các nguyên tố cũng có thể ở dạng phi
khống vật như dạng ion trên mặt các tinh thể khác. Trong các trường dị thường địa hóa thì tổ hợp các ngun tố thường tồn tại dưới dạng khoáng vật. Nghiên cứu các vành phân tán địa hóa nội sinh cho thấy trong phạm vi vành phân tán thường gặp các thể xâm tán, thường là những mạch nhỏ gồm các khoáng vật quặng và các khoáng vật đi kèm. Chẳng hạn, trong vành phân tán địa hóa nguyên sinh của đồng
thường gặp các thể xâm tán và các mạch nhỏ pyrit, chalcopyrit. Trong vành phân tán địa hóa nguyên sinh và dị thường liên quan tới các mỏ thiếc thường có mặt các tổ hợp khống vật casiterit.
Khi xét đến tổ hợp các nguyên tố cần lưu ý tới hiện tượng thay thế trong mạng tinh thể, đó là khả năng của các nguyên tố hóa học có những tính chất gần gũi nhau, có thể thay thế nhau trong mạng tinh thể. Hiện tượng này trước hết được tạo
nên do sự gần gũi giữa bán kính nguyên tử và ion, tính chu kỳ của các đại lượng bán kính ion tùy thuộc vào họ các ngun tố. Có thể xem xét một số ví dụ về hiện tượng thay thế trong mạng tinh thể cùng hóa trị có ý nghĩa để luận giải các trường
địa hóa trong những thành tạo địa chất:
Zirconi (Zr) và hafni (Hf) có bán kính ion gần giống nhau 0.87 Α0 và 0.86 Α0 ,
điều này đảm bảo việc thay thế cùng hóa trị trong mạng tinh thể của chúng xảy ra
một cách thuận lợi. Nhờ đặc điểm này mà người ta phân tích được trường địa hóa
của các nguyên tố này trong tự nhiên. Dựa vào tỷ số không đổi giữa Zicon và hafni
(Zr/Hf = 30/1) trong khống vật Zircon ta có thể nhận định sề sự có mặt của Hf
trong các mỏ tạo nên các trường địa hóa Zr rõ nét.
Niobi (Nb) và tantal (Ta) là hai nguyên tố luôn luôn song hành cùng nhau,
chúng đều có bán kính ion là 0.69 Α0 . Các ngun tố này tạo nên nhiều khoáng vật tantal-niobat. Trong các mỏ nội sinh, các nguyên tố họ d này hình thành nên các
trường địa hóa dị thường, chủ yếu phân bố xung quanh các khối xâm nhập mà
chúng có mối liên quan nguồn gốc. Trong điều kiện ngoại sinh, Ta và Nb thường không bị tách rời nhau, bởi vì khống vật của chúng khá bền vững. Do đó trong thực tế ln có sự trùng hợp dị thường địa hóa của hai nguyên tố này.
Các nguyên tố đất hiếm liên kết thành nhóm lantanoid, chúng có bán kính
ion gần giống nhau, từ 0.99 – 1.22 Α0 , do đó chúng dễ dàng thay thế cho nhau trong mạng tinh thể. Bởi vậy, khi phát hiện một nguyên tố của nhóm này trong trường địa hóa có thể phán đốn sự có mặt của nguyên tố kia trong các thành tạo địa chất.