NGUYÊN Tố VếT.
a- Độ linh động (mobility) của các nguyên tố vết.
Độ linh động của nguyên tố vết đợc kiểm soát bởi sự thay đổi thành phần khoáng vật xảy ra trong quá trình biến đổi và phụ thuộc vào bản chất của pha lỏng. Về cơ bản, những nguyên tố không tơng hợp thuộc nhóm có trờng vững bền thấp (nh K, Rb, Cs, Ba và Sr) là những nguyên tố linh động (mobile - ME). Còn những nguyên tố thuộc nhóm có trờng vững bền cao bao gồm nhóm đất hiếm (REE), Sc, Y, U-Th, Zr-Hf, Ta-Nb, Ti, P là những nguyên tố không linh động (immobile - IME).
Trong nhóm kim loại chuyển tiếp Mn, Zn và Cu là những nguyên tố linh động, đặc biệt trong điều kiện nhiệt độ cao, còn Co, Ni, V và Cr lại là những nguyên tố không linh động.
Tuy nhiên, Humphries (1984) đã chỉ mối quan hệ không đơn giản giữa độ linh động của nhóm nguyên tố đất hiếm với kiểu đá hoặc với mức độ biến chất. Thí dụ, trong quá trình biến đổi các nguyên tố đất hiếm có thể di chuyêớn ra khỏi basalt thủy tinh dễ dàng hơn là từ các đá cùng thành phần nhng có độ kết tinh tốt hơn (basalt thờng), các nguyên tố đất hiếm cũng trở nên rất linh động bởi các dung dịch tạo khoáng giàu carbonat hoặc giàu halogen. Trong quá trình khử nớc của tấm vỏ đại dơng bị hút chìm dẫn tới sự sinh thành magma kiềm-vôi (CA) các nguyên tố LILE, Th, P, Ce và Sm có thể trở nên linh động hơn nhiều.
2- Những nguyên tố không linh động (ỳ).
Một bớc tiến quan trọng trong việc xây dựng các dạng biểu đồ phân biệt trong nghiên cứu thạch luận nguồn gốc đó là sự phát triển các phơng pháp phân tích nhanh chóng và chính xác đối với những nguyên tố vết có hàm lợng rất thấp trong các khoáng vật silicat. Các phơng pháp phân tích thờng đợc sử dụng là huỳnh quang tia X (XRF) và kích hoạt neutron (NAA). Có ý nghĩa đặc biệt quan
trọng đó là những nguyên tố vết không linh động (ỳ) trong điều kiện nhiệt dịch. Chính vì vậy những biểu đồ đợc xây dựng theo các nguyên tố vết không linh động (ỳ) có thể sử dụng rất hiệu quả đối với các đá đã bị biến đổi hoặc bị biến chất.
Nhiều biểu đồ phân biệt đã sử dụng các nguyên tố có tr ờng vững bền cao (nh Ti, Zr, Y, Nb, P) - đó là những nguyên tố không linh động trong các dung dịch lỏng, có nghĩa là chúng trở nên vững bền trong các điều kiện nhiệt dịch, phong hóa đáy biển và thậm chí ở mức độ biến chất trung bình (tớng amphibolit).
Tóm lại, những biểu đồ phân chia các kiểu magma - kiến tạo cần phải đợc xây dựng dựa trên những nguyên tố không nhạy cảm đối với các quá trình biến đổi thứ sinh, chúng có thể dễ dàng xác định với độ chính xác cao ở mức hàm l - ợng thấp bằng các phơng pháp phân tích nhanh chóng và đơn giản.
3- Các bối cảnh kiến tạo.
Số lợng các bối cảnh kiến tạo đợc ghi nhận tại thời điểm hiện tại lớn hơn nhiều so với 20 năm trớc đây. Điều đó phản ánh sự tiến bộ vợt bực trong hiểu biết của chúng ta về tiến trình phát triển của Trái đất nói chung, cũng nh về các quá trình địa hóa học đá magma nói riêng. Pearce và Cann (1971, 1973) lần đầu tiên đã xác định đặc điểm địa hóa học các đá basalt từ các bối cảnh kiến tạo khác nhau: cung núi lửa (VAB), đáy đại dơng (OFB) và nội mảng (WB). Ngày nay, việc phân biệt về mặt hóa học các bối cảnh kiến tạo đã mở rộng ra cho tất cả các đá magma và trầm tích.
Các kiểu khác nhau thuộc bối cảnh kiến tạo dãy núi giữa đại d ơng (MOR) đợc phân biệt tốt nhất khi sử dụng đặc điểm hóa học của các đá basalt, còn để phân biệt các kiểu khác nhau trong bối cảnh kiến tạo đới va chạm mảng (COL) tốt nhất nên sử dụng đặc điểm địa hóa các đá granite. Rìa lục địa thụ động (PCM) đợc đặc trng bởi sự vắng mặt các hoạt động magma và chỉ có thể nhận biết đợc khi sử dụng đăồc điểm địa hóa các đá trầm tích. Những bối cảnh kiến tạo nội mảng (WP) có thể xác định từ đặc điểm địa hóa của cả đá basalt lẫn đá granite. Bối cảnh kiến tạo cung núi lửa (VA) hay hoạt động magma cung đảo (IA) có thể phân biệt khi sử dụng toàn bộ các đặc điểm thạch địa hóa nêu trên.
tiêu chuẩn thạch địa hóa (lithogeochemical) bao gồm: * Dãy núi giữa đại dơng:
+ Dãy núi giữa đại dơng kiểu bình thờng (đợc đặc trng bằng kiểu basalt dãy núi giữa đại dơng bình thờng N-MORB).
+ Dãy núi giữa đại dơng dị thờng (đợc đặc trng bằng kiểu basalt dãy núi giữa đại dơng đợc làm giàu E-MORB).
+ Dãy núi biển sau cung (BAB).
+ Dãy núi biển trớc cung (FAB) nằm bên trên đới hút chìm. * Cung núi lửa:
+ Cung đại dơng chủ yếu là basalt tholeit (OAT). + Cung đại dơng chủ yếu là basalt kiềm-vôi (CAB). + Rìa lục địa tích cực (ACM).
* Đới va chạm mảng:
+ Va chạm lục địa - lục địa (Syn-COLG). + Va chạm cung đảo - lục địa (VAG). * Các bối cảnh nội mảng:
+ Vỏ lục địa bình thờng (WPG). + Đảo đại dơng (OIB).
4- Các quá trình thạch luận.
a- Nóng chảy từng phần (Partial Melting - PM). Có hai kiểu nóng chảy từng phần, đó là:
+ Kiểu nóng chảy nhóm hay “mẻ”(batch melting), còn đợc gọi là kiểu nóng chảy từng phần cân bằng (equilibrium partial melting), trong đó dung thể đợc tạo ra liên tục phản ứng và tái cân bằng với pha rắn tàn d cho đến khi dung thể thoát ra nh một “mẻ” magma riêng biệt.
+ Kiểu nóng chảy phân đoạn (fractional melting) trong đó chỉ có một lợng rất nhỏ dung thể đợc hình thành và sau đó tách ngay ra khỏi nguồn. Sự cân bằng
chỉ xảy ra giữa dung thể với bề mặt các khoáng vật trong miền nguồn. Kiểu nóng chảy phân đoạn chỉ có thể thích hợp với sự thành tạo một số dung thể magma basalt.
b- Kết tinh phân đoạn (Fractional Crystallization - FC).
Có 3 kiểu kết tinh phân đoạn: kết tinh cân bằng (equibrium crystallization), kết tinh phân đoạn (fractional crystallization) và kết tinh tại chỗ (in situ crystallization).
+ Kiểu kết tinh cân bằng là quá trình kết tinh của dung thể magma mà trong đó sự cân bằng giữa các pha rắn (khoáng vật) với dung thể luôn tồn tại trong suốt quá trình kết tinh. Sự phân bố của các nguyên tố vết trong quá trình kết tinh cân bằng hoàn toàn trái ngợc với quá trình nóng chảy cân bằng đã trình bày ở trên. Sự giàu lên hoặc nghèo đi của các nguyên tố vết so với dung thể ban đầu phụ thuộc vào hệ số phân bố (D) và khối lợng dung thể (F).
+ Trong kiểu kết tinh phân đoạn những tinh thể khoáng vật đợc tách ra khỏi vị trí thành tạo (dung thể) ngay sau khi kết tinh. Sự cân bằng bề mặt có thể đạt đợc trong một số trờng hợp riêng biệt. Quá trình kết tinh phân đoạn đợc trình bày tốt nhất bằng định luật Rayleigh.
+ Trong kiểu kết tinh tại chỗ, quá trình kết tinh xảy ra phía ngoài rìa (t- ờng) của lò magma, ở đó dung thể tàn d đợc tách ra khỏi đám tinh thể trong đới kết tinh ở phần rìa của lò magma. Đới kết tinh chuyển động tịnh tiến dần dần qua lò magma cho tới khi sự kết tinh hoàn tất.
c- Hỗn nhiễm magma (AFC).
Đó là quá trình đồng hóa các đá vây quanh xảy ra đồng thời với quá trình kết tinh phân đoạn. Thực tế, quá trình AFC rất khó ghi nhận và có sự t ơng phản rất rõ về hàm lợng nhóm nguyên tố vết giữa magma và đá vây quanh.